Главная  Основы теплометрии и змерение плотности 

1 2 3 4 5 6 7 8 [ 9 ] 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64

ботал теорию, аналогичную теории эффекта в пористых телах. При отсутствии промежуточных столкновений молекулы, отра> женные от более нагретой стороны пластины, несут некоторый избыточный импульс по сравнению с молекулами, отраженными от более холодной стороны. Черненая сторона крыла при облучении оказывается более нагретой, и поэтому давление на нее больше, чем на блестящую. Из этой теории следует, что сила, действующая на крыло, прямо пропорциональна его площади и образующейся на крыльях разности температур. Теоретические данные относительно хорошо совпадают с результатами измерений при давлении до 0,3 н/ж^ и расстоянии между пластинами больше 0,1 мм.

Для случая промежуточных столкновений П. Дебай разработал [260} теорию, совпадающую с результатами измерений при более высоких давлениях.

Пытаясь объяснить ряд экспериментальных фактов, А. Эйнштейн [2611 теоретически определил, что на единицу длины периметра крыла радиометра должна действовать сила

где X - направление, перпендикулярное к плоскости крыла, а величина свободного пробега Я соизмерима с толщиной пластинки и мала относительно поперечных ее размеров; р-давление среды, окружающей крыло радиометра.

В дальнейшем эта теория была экспериментально проверена П. Шмудде [314] с помощью системы весов, крылышки которых имели одинаковые площади и разные периметры.

До сих пор полная ясность в количественных проявлениях радиометрического эффекта отсутствует. Тем не менее результаты измерений многих исследователей достаточно хорошо совпадают между собой.

При большом давлении среда начинает вести себя как континуум, в котором, естественно, давление во всех точках сосуда одинаково.

В связи с постоянством радиометрического усилия при фиксированном давлении в течение длительного времени многие физики пытались применить описанное устройство для измерения величины падающего радиационного потока. Конструктивно приборы делали либо в виде крутильных весов, в которых радиометрический момент закручивал упругую кварцевую нить, и по углу поворота судили об измеряемой величине, либо в виде свободно опертой на острие турбинки с черно-блестящими крыльями, скорость вращения которой пропорциональна плотности падающего потока. Ряд чисто практических трудностей, в частности зависимость давления в сосуде. от температуры стенок,



препятствовал созданию приборов такого типа, удовлетворяющих элементарным требованиям по точности, чувствительности и пов-торимости результатов измерений.

9. КОМПЕНСАЦИОННЫЕ РАДИОМЕТРЫ

Компенсационные приборы можно классифицировать на одно- и двухэлементные. Чаще всего тепловая компенсация осуществляется с помощью электрического нагрева. В одноэлементных приборах посредством компенсационного нагрева осуществляется периодическая градуировка элемента, чувствительного к измеряемому потоку. При далекой аналогии эти приборы подобны пружинным весам, периодически поверяемым по эталонным гирям.

Двухэлементные радиометры созданы на основе дифференциального калориметра. Чувствительное звено позволяет контролировать идентичность подвода энергии. Один из элементов воспринимает измеряемый поток, второй - компенсационный электрический нагрев. Принципиальная основа этих приборов такая же, как и двухплечих рычажных весов, поэтому многие положения теории взвешивания [103, 165] применимы к измерениям с помощью компенсационных приборов так же, как к мостовым и компенсационным электрическим измерениям [123].

Типичным двухэлементным прибором является пиргелиометр К. Ангстрема [248]. Общий вид и электрическая схема прибора показаны на рис. 13. Приемником измеряемой радиации служит одна из манганиновых пластинок 1 или 2. Размеры пластинок обычно 19X2X0,02 мм. Крепятся они на токовводах в эбонитовой рамке 5 и со стороны, обращенной к источнику излучения, зачернены поверх платиновой черни сажей толщиной не более 0,01 мм. С задней, неосвещенной, стороны к каждой пластинке на изоляционном лаке наклеиваются спаи дифференциальной термопары. В некоторых случаях спаи термопары привариваются к медным полоскам, которые приклеиваются к манганиновым пластинкам. Пластинки вместе с рамкой 3 крепятся на эбонитовом корпусе 8 с помощью токовводных стержней и располагаются в трубчатом медном кожухе 14. С приемной стороны кожух закрыт медной рамкой 15 с двумя щелевидными отверстиями размером 23X5 мм. Расстояние между рамкой и приемными пластинами превышает 50 мм. Поскольку размеры щелей рамки больше размеров приемных пластин, прибор имеет допуск по углу установки при измерении по вертикали и по горизонтали 5°. В некоторых случаях рамки делаются с меньшими допусками. За рамкой 15 находится затвор, управляемый крючком 18. С помощью затвора можно открыть доступ измеряемому потоку одновременно на обе приемные пластины либо на каждую из них отдельно. Для балансных испытаний необходимо закрывать обе пластины общей крышкой.



Ток дифференциальной термопары контролируется гальванометром 22. В классическом варианте применяется всего одна пара спаев, поэтому чувствительность гальванометра должна быть достаточно высокой.

Силовое питание пиргелиометра осуществляется от аккумулятора или сухого элемента. Разность потенциалов на пластинках должна быть значительно меньше величины э. д. с. батареи. По-


Рис. 13. Схема (а) и общий вид (б) компенсационного пиргелиометра Ангстрема:

i, 2 - приемные манганиновые пластинки; S - эбонитовая рамка; 4, 5 - спан дифференциальной термопары; 6, 7 - клекмы цепи дифференциальной термопары; 8 - эбонитовый корпус; S - общая силовая клемма; 10 - переключатель; II, 12, 13 - ламели переключателя 10; 4 -трубчатый кожух; 75 -щиток; 16, /7 - прицельное устройство прибора; 18 - крючок затвора щитка; 19 - штатив; 20, 21 - установочные механизмы; 22 - гальванометр; 23 - амперметр; 24 - балластное сопротивление; 25, 26 - выключатель; 27 - батарея; 28- регулировочный реостат.

этому для предохранения от пережога в цепь включается балластное сопротивление 24. Компенсационный нагрев регулируется двойным реостатом 28.

Измерения производят, систематически чередуя пластины. При расхождении в измерениях между пластинами (допускается лишь в четвертом знаке) результатом считается среднее арифметическое.

Для ускорения измерений применяют неполную компенсацию, предварительно определив цену деления гальванометра в небалансе. При последующих измерениях вносят соответствующую поправку, пропорциональную отклонению гальванометра в момент отсчета. В этом случае также принято чередовать пластинки.



1 2 3 4 5 6 7 8 [ 9 ] 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64