4.3. Порядок обработки экспериментальных данных
1. Под руководством преподавателя или лаборанта каждый студент получает с базового компьютера файлы, содержащие протоколы опытов. Для этого студент должен иметь дискету формата 5,25, объемом 1,44 МB. Количество файлов должно соответствовать числу проведенных опытов. Имя файлу присваивается автоматически по следующему формату: “Дата_НОМЕР ЛРМ_Номер работы_Номер опыта.csv”. Например, имя файла “101005_05_1_2.csv” означает, что файл содержит данные опыта, проведенного 10 октября 2005 г., на рабочем месте № 5, работа №1, опыт № 2.
2. С помощью программы Microsoft
Excel открыть исходные
файлы опытов. Пример содержимого
одного файла представлен на рис. 4.3.1.
В файле размещаются сведения о номерах
рабочего места, лабораторной работы и
опыта, о режиме опыта (1 – рабочий опыт;
2 – градуировочный опыт) и значение
температуры внешней среды, в которой
находился
в опыте датчик. Для обработки
имеются исходные экспериментальные
временные зависимости: термоэдс
термопарных датчиков
…
(столбцы C…F);
напряжений на термометрах сопротивления
и
(столбцы G, H);
напряжений на полупроводниковых
микротермисторах
и
(столбцы I, J).
3. В программе Microsoft Excel создать новую рабочую книгу (файл) и присвоить ей имя согласно следующему формату: “Дата_НОМЕР ЛРМ_Номер работы_Номер группы_Фамилия_ИО.xls”. Например, имя файла может иметь такой вид: “101005_5_1_431_Сидоров_ИП.xls”.
Данный файл будет использоваться для проведения расчетов, и его необходимо сдавать на проверку преподавателю.
4. Скопировать из каждого исходного файла опытную информацию в соответствующий лист рабочей книги.
5. Удалить с каждого листа рабочей книги столбцы с экспериментальной информацией датчиков, которые не используются в данной лабораторной работе.
6. На листе рабочей книги добавить
столбцы, которым присвоить названия
измеренных температур образца и вещества:
,
.
По полученным в работе 2 интерполяционным
полиномам
произвести пересчет показаний
температурных датчиков из милливольт
(мВ) в градусы абсолютной температуры
(К).
Рис. 4.3.1.
7. Построить графики
и
,
отражающие зависимость абсолютной
температуры от времени. Графики можно
строить непосредственно в программе
Microsoft Excel,
используя для этого пункт меню <Вставка
\ Диаграмма>. На рис. 4.3.2 в качестве
примера демонстрируется зависимость
абсолютной температуры
и
как функции времени при нагреве в горячей
воде термопары, находящейся в тепловой
изоляции.
Рис. 4.3.2
8. При обработке опытов можно исходить из того, что в каждом из них датчик участвует в конвективном теплообмене с изотермической средой, поэтому температура датчика должна изменяться во времени по экспоненциальному закону, т. е. в регулярном тепловом режиме, а именно
,
(4.3.1)
где 0 – показатель тепловой инерции датчика.
Для дальнейших вычислений на листе
рабочей книги нужно добавить столбцы,
которым присвоить названия
и
.
Произвести расчет вышеназванных
значений, учитывая, что
– начальная температура образца.
9. Из графика рисунка
,
представленного на рис. 4.3.1., видно, что
температура заметно изменяется лишь в
пределах временного интервала от 0 до
10 секунд, поэтому следует на новом
листе оставить значения
и времени лишь в указанном диапазоне.
10. Построить график зависимости
как функции времени, который должен
приблизительно соответствовать линейной
зависимости.
11. Произвести аппроксимацию полученного
графика с помощью линейной зависимости
.
Для определения параметров
и
в Microsoft Excel
необходимо добавить линию тренда
и выбрать тип аппроксимации –
линейная. Пример сглаживания (сплошная
кривая) экспериментальных данных
представлен на рис. 4.3.3. На поле
диаграммы показано уравнение с искомыми
коэффициентами.
Р
ис.
4.3.3
12. Коэффициент
в полученном уравнении и есть искомая
величина, поскольку
.
Вычислить 0
– показатель тепловой инерции датчика
(в приведенном примере
,
что дает
с).
13. Повторить все построения и расчеты, описанные в п. п. 1 – 12, для остальных опытов.
14. Представить на проверку преподавателю:
1) рабочую книгу в формате Microsoft Excel для каждого опыта;
2) интерполяционные полиномы для термопарных датчиков и термометра сопротивления и рассчитанные значения показателей тепловой инерции.