Лабораторный практикум по курсу "Физика плазмы" (Лабораторные работы № 1-3. Определение радиального профиля температуры в плазме дугового разряда. Определение температуры дуговой плазмы методом относительных интенсивностей), страница 3

2) Съемка сенситометрической характеристики ослабителя. Следует собрать оптическую схему, изображенную на рис. 1.3 (две линзы необходимы для получения равномерной засветки ослабителя параллельным пучком лучей). Регулируя ширину раскрытия щели спектрографа, добейтесь необходимого уровня сигнала. ВНИМАНИЕ! Превышение уровня интенсивности 4000 по шкале программы "ПЗС-спектр" может привести к выходу из строя ПЗС-линейки. Следите, чтобы крайние (максимальные) пики изображения были одинаковыми по величине – противное свидетельствует о неоднородности засветки ослабителя. Сняв полученное изображение, сохраните результат.

3) Подготовка плазмотрона к работе. Соберите оптическую схему, изображенную на рис. 1.4. Открыв соответствующие вентили, подайте на установку охлаждающую воду и аргон. Включите генератор постоянного тока.

4) Поджиг дуги. После подачи электрического питания на стенд запуск плазмоторона осуществляется с помощью вспомогательного электрода: внутрь плазмотрона вставляется вольфрамовый стержень, на короткое время замыкающий электроды, после чего стержень удаляется; в результате в плазмотроне должна зажечься электрическая дуга.

5) Съемка распределения интенсивности излучения дуги по ширине канала. Осуществляется аналогично съемке сенситометрической характеристики ослабителя. Сохраните результат – полученное изображение. Запишите также силу тока дуги, измеряемую амперметром.

6) Завершение работы. Осуществляется в обратном порядке: сначала отключается электропитание, подаваемое на стенд, затем выключается генератор постоянного тока; прекращается подача на стенд аргона и охлаждающей воды. Затем выключаются спектрограф и компьютер.

1.3. Обработка результатов лабораторной работы.

Обработка результатов осуществляется с помощью специальной программы ПСУН "Лабораторная работа № 1", позволяющей осуществлять построение сенситометрической характеристики ПЗС-линейки, последующее приведение измеренного сигнала к относительной, а затем и к абсолютной интенсивности излучения, решение уравнения Абеля, получение распределения температуры электрической дуги по радиусу.

Методика построения сенситометрической характеристики описана в п. 1.2.2. Приведение сигнала к относительной интенсивности осуществляется путем сопоставления измеренного сигнала величине x, определяемой через интерполяцию значений из таблицы 1.1. Приведение к абсолютному сигналу осуществляется через измеренную в эксперименте силу тока: каждому значению силы тока соответствует заранее измеренная температура в центре столба дуги (см. таблицу 1.2), что позволяет определить по формуле (1.4) значение объемного коэффициента излучения  в центре столба. Получить абсолютные значения объемных коэффициентов излучения при произвольном радиусе r можно по формуле

,                                                 (1.7)

где  – относительные объемные коэффициенты излучения, получаемые при решении уравнения Абеля с относительными интенсивностями излучения.

Таблица 1.2

Температура в центре столба дугового разряда в плазме аргона

(давление 0,1 МПа, радиус канала 3 мм)

Решение уравнения Абеля описано в п. 1.1.2. Программа аппроксимирует полученную зависимость полиномами, после чего определяет зависимость . Построение графика температуры осуществляется через зависимость  с помощью формулы (1.6).

При работе с программой необходимо следовать инструкциям, в ней записанным. По окончании работы не забудьте подготовить отчет.

1.4. Порядок защиты.

Для защиты лабораторной работы учащийся должен представить распечатанные файлы, выводимые программой "Лабораторная работа № 1". На защите лабораторной работы студент обязан продемонстрировать не только знание технической части работы, но и понимание ее теоретических основ. При подготовке к защите полезно ответить на контрольные вопросы, приведенные в п. 5.