MAR4-20S, MARCIN KOWALSKI


MARCIN KOWALSKI

2 rok IB / WPPT

Ćwiczenie nr 20

(skalowanie termopary)

1. WSTĘP TEORETYCZNY

Zjawisko termoelektryczne polega na powstaniu siły elektromotorycznej między spojeniami dwóch różnych metali, jeżeli między tymi spojeniami występuje różnica temperatur. Zjawisko to wykorzystuje się do pomiaru temperatury. Zastosowanie termopar umożliwia zdalny pomiar temperatury, rejestrację zmian temperatury, automatyczną regulację procesów technologicznych oraz pomiar temperatury bardzo małych obiektów. Dodatkowymi zaletami termopar są: ich prosta konstrukcja, trwałość, bardzo duży zakres pomiarowy, dokładność i czułość pomiaru oraz mała bezwładność cieplna.

Metal jest zbudowany z jonów dodatnich tworzących sieć krystaliczną oraz elektronów swobodnych poruszających się między tymi jonami. Koncentracja elektronów swobodnych jest różna w różnych metalach, a ponadto zależy od temperatury. W miejscu styku następuje dyfuzja elektronów z metalu o większej koncentracji elektronów swobodnych do metalu o mniejszej koncentracji.

W obwodzie zamkniętym złożonym z dwóch różnych metali, gdy temperatury styków są jednakowe, następuje kompensacja napięcia Uab, powstałego na jednym ze styków, przez napięcie Uba na drugim styku. W obwodzie prąd nie płynie.

Jeżeli temperatury styków będą się różnić między sobą T1≠T2 , to napięcie kontaktowe Uab ≠Uba i w obwodzie popłynie prąd termoelektryczny. Na gruncie elektronowej teorii metali w złączu wykonanym z dwóch metali A i B ,to powstanie kontaktowa różnica potencjałów

UAB=(EaF - EbF)/e

e - ładunek elektronu,

EaF- energia Fermiego dla metalu A

EbF- energia Fermiego dla metalu B.

W praktyce, dla niedużych różnic temperatur między spoinami można przyjąć liniową zależność siły termoelektrycznej od różnicy temperatur.

Uab=α(T1 - T2)

Stała α nazywa się współczynnikiem termoelektrycznym i oznacza wartość siły termoelektrycznej dla termopary wykonanej z danej pary metali przy różnicy temperatur między spojeniami równej 1 K.

2. SCHEMAT POMIAROWY

Schemat pomiaru temperatury za pomocą termopary

Przed przystąpieniem do pomiaru temperatury należy przeprowadzić skalowanie termopary.Z pomiarów możemy wyznaczyć współczynnik termoelektryczny α , lub dysponując wykresem zależności siły termoelektrycznej od temperatury , możemy przez pomiar siły termoelektrycznej wyznaczyć temperaturę.

3.SKALOWANIE TERMOPARY .

Temperatura początkowa 23,5 o

temperatura otoczenia 20o

wilgotność powietrza 40%

tabela pomiarowa

L.P.

temp.

U

L.P.

temp.

U

[oC]

[mV]

[oC]

[mV]

1

24

0.909

18

58

2.385

2

26

0.992

19

60

2.467

3

28

1.073

20

62

2.560

4

30

1.161

21

64

2.648

5

32

1.242

22

66

2.733

6

34

1.329

23

68

2.826

7

36

1.420

24

70

2.920

8

38

1.502

25

72

3.002

9

40

1.587

26

74

3.094

10

42

1.675

27

76

3.185

11

44

1.762

28

78

3.279

12

46

1.850

29

80

3.373

13

48

1.939

30

82

3.470

14

50

2.026

31

84

3.559

15

52

2.122

32

86

3.652

16

54

2.209

33

88

3.746

17

56

2.299

34

90

3.843

Δt = 0.5[oC]

ΔU = 0.001 [mV]

4.POMIAR TEMPERATURY KRZEPNIĘCIA STOPU WOOD'A

Upoczątkowe= 3.900 [mV]

pomiary dokonywane co 20 sekund

tabela pomiarowa

l.p.

U

l.p.

U

l.p.

U

[mV]

[mV]

[mV]

1

3.900

24

2.724

47

1.821

2

3.694

25

2.708

48

1.800

3

3.456

26

2.689

49

1.779

4

3.277

27

2.669

50

5

3.137

28

2.643

51

1.735

6

3.025

29

2.609

52

1.721

7

2.925

30

2.562

53

1.706

8

2.860

31

2.499

54

1.689

9

3.824

32

2.432

55

1.674

10

2.809

33

2.365

56

1.657

11

2.806

34

2.300

57

1.642

12

2.801

35

2.242

58

1.628

13

2.797

36

2.190

59

1.614

14

2.794

37

2.142

60

1.603

15

2.789

38

2.099

61

1.592

16

2.785

39

2.057

62

1.581

17

2.780

40

2.020

63

1.569

18

2.775

41

1.987

64

1.558

19

2.767

42

1.954

65

1.547

20

2.761

43

1.922

66

1.537

21

2.753

44

1.898

67

1.529

22

2.745

45

1.871

68

1.521

23

2.736

46

1.846

69

1.510

WNIOSKI .


Wyszukiwarka