NỘI DUNG CHÍNH: I) Cơ sở lý thuyết 1.1 Định nghĩa 1.2 Các loại đơn vị đo 1.3 Các phương pháp đo 1.4 Các dụng cụ đo II) Những định luật về bức xạ Định luật Planck Định luật StefanBoltzman Định luật chuyển định của Wiên III) Các dụng cụ đo bằng phương pháp gián tiếp 3.1 Hỏa kế quang học 3.2 Hỏa kế quang điện 3.3 Hỏa kế bức xạ toàn phần 3.4 Hỏa kế so màu sắc IV) Ứng dụng của đo nhiệt độ gián tiếp
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA CƠ KHÍ BÁO CÁO ĐO LƯỜNG NHIỆT ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIÁN TIẾP NỘI DUNG CHÍNH I) Cơ sở lý thuyết 1.1 Định nghĩa 1.2 Các loại đơn vị đo 1.3 Các phương pháp đo 1.4 Các dụng cụ đo II) Những định luật xạ Định luật Planck Định luật Stefan-Boltzman Định luật chuyển định Wiên III) Các dụng cụ đo phương pháp gián tiếp 3.1 Hỏa kế quang học 3.2 Hỏa kế quang điện 3.3 Hỏa kế xạ toàn phần 3.4 Hỏa kế so màu sắc IV) Ứng dụng đo nhiệt độ gián tiếp I) Cơ sở lý thuyết 1.1 Định nghĩa _ Nhiệt độ tham số vật lý quan trọng vật chất, biểu thị cho mức độ "nóng" "lạnh" vật chất Vật chất có nhiệt độ cao nóng 1.2 Mục đích việc đo nhiệt độ? 1.2 Các loại đơn vị đo + Độ Celsius(°C đọc độ C hay độ bách phân) + Độ Delisle (°De) + Độ Fahrenheit (°F đọc độ F) + Độ Newton(°N) + Độ Rankine(°R hay °Ra) + Độ Réaumur(°R) + Độ Rømer(°Rø) + Độ Kenvinl (°K) 1.3 phương pháp đo + Phương pháp đo nhiệt độ trực tiếp + Phương pháp đo nhiệt độ gián tiếp 1.4 Các dụng cụ đo - Dụng cụ đo: nhiệt kế - Các loại nhiệt kế đo trực tiếp: Nhiệt kế điện trở, nhiệt kế dãn nở, nhiệt kế kiểu áp suất, cặp nhiệt điện… - Các loại nhiệt kế đo gián tiếp: Các loại hỏa kế o - Theo thói quen thơng thường: khái niệm nhiệt kế để dụng cụ đo nhiệt độ 600 C, hỏa kế để o dụng cụ đo nhiệt độ 600 C 1.3.1 Phương pháp đo nhiệt độ gián tiếp Bất kỳ vật sau nhận nhiệt có phần nhiệt chuyển đổi thành lượng xạ, số lượng chuyển đổi có quan hệ với nhiệt độ Vậy từ lượng xạ người ta biết nhiệt độ vật Tại lại đo nhiệt độ phương pháp gián tiếp? + Do nhiệt độ cao đo trực tiếp + Do vật cần đo khơng tiếp xúc với bên ngồi + Đo trực tiếp gây nguy hiểm cho người II) Những định luật xạ 2.1 Định luật Planck Đối với vật đen tuyệt đối quan hệ Eoλ T công thức: λ : độ dài bước sóng o Nếu T < 3000 K λ T < 0,3 cm.K sử dụng cơng thức xác 2.2 Định luật Stefan-Boltzman Cường độ xạ toàn phần vật đen tuyệt đối liên hệ với nhiệt độ biểu thức: 2.3 Định luật chuyển định Wiên: Khi vật nhiệt độ T có cường độ xạ lớn sóng λ max quan hệ với nhiệt độ theo biểu thức: 10 13 Sai số đo: Sai số đo độ đen vật Khi xác định cơng thức: Công thức hiệu chỉnh: Giá trị cho theo đồ thị Thơng thường sai số phép đo cịn ảnh hưởng khoảng cách đo, nhiên sai số thường nhỏ Khi mơi trường có bụi làm bẩn ống kính, kết đo bị ảnh hưởng 14 3.2 Hỏa kế quang điện Nguyên tắc đo nhiệt độ hỏa kế quang điện tương tự hỏa kế quang học song nhờ dùng đèn quang điện làm phận nhạy cảm thực điều chỉnh độ sáng bóng đèn cách tự động nên hỏa kế quang điện dụng cụ tự động đo nhiệt độ q trình biến đổi nhanh tự ghi số đo cách liên tục dùng hệ thống tự động điều chỉnh nhiệt độ 15 o o Phạm vi đo 600÷2000 C đặc biệt sử dụng kính mờ đo đến 4000 C 16 3.3 Hỏa kế xạ toàn phần Nguyên lý: ứng dụng định luật xạ toàn phần Boltzman Phân loại: + Hỏa kế xạ có ống kính hội tụ + Hỏa kế xạ có kính phản xạ 17 Nguyên tắc hoạt động: • Bộ phận thu lượng vi nhiệt kế điện trở tổ hợp cặp nhiệt, chúng phải thỏa mãn u cầu: • • • Có thể làm việc bình thường khoảng nhiệt độ Phải có qn tính nhiệt đủ nhỏ ổn định giây Kích thước đủ nhỏ để tập trung lượng xạ vào 18 * Sai số: + Khi đo nhiệt độ hỏa kế xạ sai số thường không vượt điều kiện: + Vật đo phải có độ đen xấp xỉ + Tỉ lệ đường kính vật xạ khoảng cách đo không nhỏ + Nhiệt độ môi trường o o * Khoảng đo: 1800 C đến 3500 C * Ưu nhược điểm loại hỏa kế Hoả kế dùng gương phản xạ tổn thất lượng thấp (~10%), hoả kế dùng thấu kính hội tụ tổn thất tới 30 - 40% Tuy nhiên loại thứ lại có nhược điểm mơi trường nhiều bụi, gương bị bẩn, độ phản xạ giảm tăng sai số 19 3.4 Hỏa kế so màu sắc So sánh cường độ xạ độ sáng hai sóng xạ khác nhiệt độ đo trường hợp gọi nhiệt độ so độ sắc 20 - Nguyên lý làm việc: cường độ xạ từ vật đo qua thấu kính hội tụ tập trung ánh sáng qua đĩa quay, đĩa quay quanh trục nhờ động xoay chiều Sau ánh sáng qua đĩa đến phần tử quang điện Trên đĩa quay có khoan lỗ nhỏ, đặt lọc màu đỏ đặt lọc màu xanh Sự chênh lệch hay dòng quang điện xung lượng tạo gây nên khuyết đại, tín hiệu tỉ lệ với logarit tự nhiên tỉ số dòng quang điện chắn quay - Khoảng đo: từ 21 Ưu điểm - Nhiệt độ so màu sắc gần giống nhiệt độ thực với nhiệt độ độ sáng nhiệt độ xạ Việc xác định đối tượng khó, trái lại xác định tỉ dố độ đen song xạ dể dàng xác nên số bổ tìm đáng tinh cậy hơn, sai số giảm nhiều - Ảnh hưởng hấp thụ xạ môi trường giảm nhỏ so với hỏa kế khác 22 IV) Ứng dụng dụng cụ đo phương pháp sống - Đo nhiệt độ chi tiết, máy móc nóng vận hành: động cơ, dịng kim loại nóng chảy… 23 Hiện cơng nghệ ngày tiên tiến, dụng cụ đo gián tiếp rẻ nên đo thân nhiệt thể, đo nhiệt độ bề mặt thông thường… 24 25 Tài liệu tham khảo Giáo trình đo lường nhiệt Hoàng An Quốc, Hoàng Dương Qu ốc, Lê Xuân Hòa NXB ĐHQG TP HCM http://vi.wikipedia.org/wiki/Nhiệt_độ https://www.youtube.com/watch?v=haOPLZVYa-0 Một số tài liệu khác 26 27 ... Rømer(°Rø) + Độ Kenvinl (°K) 1.3 phương pháp đo + Phương pháp đo nhiệt độ trực tiếp + Phương pháp đo nhiệt độ gián tiếp 1.4 Các dụng cụ đo - Dụng cụ đo: nhiệt kế - Các loại nhiệt kế đo trực tiếp: Nhiệt. .. từ lượng xạ người ta biết nhiệt độ vật Tại lại đo nhiệt độ phương pháp gián tiếp? + Do nhiệt độ cao đo trực tiếp + Do vật cần đo không tiếp xúc với bên ngồi + Đo trực tiếp gây nguy hiểm cho người... việc đo nhiệt độ? 1.2 Các loại đơn vị đo + Độ Celsius(°C đọc độ C hay độ bách phân) + Độ Delisle (°De) + Độ Fahrenheit (°F đọc độ F) + Độ Newton(°N) + Độ Rankine(°R hay °Ra) + Độ Réaumur(°R) + Độ