Ćwiczenie 17
Pomiary wielkości nieelektrycznych  pomiary masy i temperatury
Program ćwiczenia:
1. Przygotowanie stanowiska pomiarowego
2. Waga z czujnikiem tensometrycznym
" Kalibracja wagi
" Ważenie
3. Pomiar temperatury przy pomocy termorezystora
4. Wykorzystanie multimetru do pomiaru temperatury
5. Pomiar temperatury termoparą
6. Pomiar różnicy temperatur
Wykaz przyrządów:
" Multimetr cyfrowy Rigol DM3051
" Platforma wagi PLC 3/6 RADWAG
" Odważniki: 2x2kg, 1x1kg klasa: 0.05
" A
az
nia wodna z termostatem elektronicznym
" Termos oraz zlewka laboratoryjna
" Czteroprzewodowy termorezystor Pt 100 klasy A
" Zestaw dwóch termopar typu J ze złączami i przewodami kompensacyjnymi klasy 1
" Wzorcowy miernik temperatury HI98501
Literatura:
[1] Zatorski A., Rozkrut A. Miernictwo elektryczne. Materiały do ćwiczeń laboratoryjnych. Wyd. AGH, Skrypty nr
SU 1190, 1334, 1403, 1585, Kraków, 1990, 1992, 1994, 1999
[2] Chwaleba A., Poniński M., Siedlecki A. Metrologia elektryczna. WNT, Warszawa 1979, 1991, 1994, 2009
[3] Jellonek A., Gąszczak J., Orzeszkowski Z., Rymaszewski R.: Podstawy metrologii elektrycznej i elektronicznej.
Warszawa, PWN 1980
[4] Zatorski A.: Metrologia elektryczna. Ćwiczenia laboratoryjne. Kraków, Wydz. EAIiE AGH 2002. Skrypt nr 13
[5] Michalski L., Eckersdorf K.: Pomiary temperatury
[6] Instrukcja obsługi multimetru cyfrowego RIGOL serii DM3000
[7] Instrukcja obsługi miernika temperatury HI98501
[8] Polska norma dotycząca pomiarów temperatury: PN 59/M 53852
[9] Polska norma dotycząca termopar: PN EN 60854 1
[10] Instrukcja obsługi łaz
ni wodnej
[11] Technika pomiarowa, S. Tumański, WNT, Warszawa 2007
[12] Okręgowy Urząd Miar. 2009. http://www.urzadmiar.krakow.pl.
str. 1
Zakres wymaganych wiadomości:
" budowa i zasada działania czujników tensometrycznych,
" właściwości mostków tensometrycznych i sposoby ograniczania wpływu temperatury na wynik
pomiaru,
" metody pomiaru masy i siły z wykorzystaniem czujników tensometrycznych,
" zjawisko termoelektryczne oraz budowa i zasada działania czujników termoelektrycznych,
" budowa i zasada działania czujników termorezystancyjnych,
" właściwości statyczne przetworników pomiarowych,
" dokładne metody pomiaru rezystancji.
UWAGA: Ćwiczenie można rozpocząć od dowolnego punktu!
Jeżeli jednak chcesz zrealizować pomiary temperatury
najpierw przygotuj stanowisko pomiarowe czyli wykonaj
punkt 1.
str. 2
1. Przygotowanie stanowiska pomiarowego
Ćwiczenie składa się z dwóch części. W pierwszej wykonane zostaną pomiary masy, zaś w drugiej
pomiary temperatury. Temperaturę bliską 0 �C osiąga się w termosie poprzez zmieszanie lodu z małą
ilością wody. Temperaturę powyżej 50 �C zapewnia łaz
nia wodna.
Uwaga!
Ponieważ na stanowisku znajdują się naczynia z wodą oraz urządzenia elektryczne pod
napięciem, należy zachować szczególną ostrożność. Należy uważać, by nie przewrócić termosu,
zlewki oraz by nie  utopić dokumentacji lub elektroniki w łaz
ni wodnej.
1) Należy sprawdzić, czy na stanowisku znajduje się termos z lodem. Jeżeli brakuje lodu, należy
zgłosić to prowadzącemu ćwiczenie. W celu ograniczenia nagrzewania mieszaniny, termos należy
zamknąć. Wyrównanie temperatury wody i lodu wymaga czasu dlatego punkt ten należy
wykonać na początku ćwiczenia.
2) Na stanowisku znajduje się łaz
nia wodna z termostatem. Przed uruchomieniem łaz
ni należy
sprawdzić czy w środku znajduje się woda przykrywająca element grzejny oraz wbudowany
czujnik temperatury. A
az
nię należy włączyć oraz ustawić temperaturę termostatu na 60�C
poprzez przytrzymanie klawisza set na sterowniku łaz
ni [10]. Osiągnięcie stabilizowanej
temperatury wody wymaga czasu, dlatego punkt ten należy wykonać na początku ćwiczenia.
3) Pomiary z wykorzystaniem termopary należy zweryfikować dokonując pomiaru temperatury
miernikiem wzorcowym HI98501 (rysunek 1). Miernik należy włączyć na początku zajęć, aby
ustaliły się jego parametry pracy. Podczas pomiarów, wskazania tego miernika należy traktować
jako wskazania wzorcowe. Niepewność pomiaru temperatury miernikiem HI98501 wynosi ą0,3�C.
Rysunek 1 Wzorcowy miernik temperatury HI98501.
4) Włączyć komputer. Ze względu na złożoność obliczeń do ich wykonania można użyć arkusza
waga.xls (który znajduje się w katalogu CW17).
str. 3
2. Waga z czujnikiem tensometrycznym
We współczesnych konstrukcjach wag pomiar masy realizowany jest pośrednio, poprzez pomiar
siły ciężkości, z jaką masa oddziałuje w ziemskim polu grawitacyjnym. Przetworzenie tej siły na
proporcjonalną do niej wielkość elektryczną może odbywać się w różny sposób, jednak powszechnie
wykorzystuje się zjawisko odkształcenia materiałów sprężystych pod wpływem działania siły.
Powstałe w ten sposób w materiale sprężystym naprężenia są przetwarzane za pomocą czujników
tensometrycznych metalowych lub piezorezystywnych na sygnał elektryczny. Ponieważ względna
zmiana rezystancji tensometrów w wagach pomiarowych jest bardzo mała, do jej przetworzenia na
sygnał napięciowy stosuje się układ rezystancyjnego mostka Wheatstone a. Ze względu na
zapewnienie kompensacji wpływu temperatury na wynik pomiaru oraz uzyskanie wystarczającej
czułości stosuje się cztery tensometry odpowiednio naklejone na element sprężysty, a elektrycznie
połączone w układzie  pełnego mostka . Jeżeli napięcie zasilania mostka jest stałe można przyjąć, że
napięcie wyjściowe jest liniowo zależne od mierzonej masy. Z tego założenia należy skorzystać
podczas kalibracji wagi. Schemat połączeń przedstawia rysunek 2.
Rysunek 2 Schemat połączeń mostka tensometrycznego wagi
Przy stałej wartości napięcia zasilającego mostek tensometryczny jego napięcie wyjściowe Uwy
jest liniowo zależne od masy:
U = SU �" M +U [V ] (1)
wy 0
gdzie:
SU  czułość napięciowa wagi,
U0  napięcie wyjściowe mostka przy zerowej masie (nieobciążona platforma),
M  masa ważona.
str. 4
Kalibracja wagi
Celem tego punktu ćwiczenia jest kalibracja wagi tensometrycznej. Kalibracja inaczej
wzorcowanie  jest to ogół czynności ustalających relację między wartościami wielkości mierzonej
wskazanymi przez przyrząd pomiarowy, a odpowiednimi wartościami wielkości fizycznych,
realizowanymi przez wzorzec jednostki miary [12]. W przypadku wagi tensometrycznej celem
kalibracji jest ustalenie relacji pomiędzy napięciem wyjściowym mostka, a masą kalibrującą o znanej
wartości poprzez wyznaczenie czułości napięciowej Su oraz napięcia U0. Na mocy założenia o
liniowości charakterystyki statycznej, do jej wyznaczenia wystarczy pomiar w dwóch punktach.
Wykonanie pomiarów:
1) Połączyć układ według schematu z rysunku 2. Napięcie zasilania powinno wynosić 12 V.
2) Przy nieobciążonej wadze, zmierzyć i zanotować w arkuszu nr 1 (plik waga.xls) napięcie U0. W
tabelę wpisać również zakres woltomierza, na którym został wykonany pomiar oraz
odpowiadające mu wartości współczynników a i b.
3) Obciążyć wagę masą kalibrującą Mk (odważniki 2kg+2kg+1kg) i zmierzyć odpowiadające jej
napięcie Uk. Wszystkie wartości wpisać w odpowiednie pola arkusza; na tej podstawie program
obliczy czułość Su oraz niepewność jej wyznaczenia dla poziomu ufności p=0.95.
Obliczenia są wykonywane według następującego schematu:
" Czułość napięciową wagi wyznacza się po przekształceniu zależności (1):
Uk -U0 V
SU = [ ]
M kg
k
" Niepewności typu B: ub(Uk) i ub(U0) pomiaru napięć Uk i U0 obliczamy ze znanej
"grU
x
zależności: uB(U )= , gdzie " U jest błędem granicznym wyznaczanym na
x gr x
3
podstawie zakresu pomiarowego woltomierza Zu RIGOL oraz współczynników
a�"Ux + b�" ZU
"grU =
procentowych a i b charakteryzujących dokładność pomiaru: .
100
" Niepewność wzorca masy wynika z jej klasy:
uB (M )
k
= 0.05 uB(Mk ) = 0.05�" Mk
M
k
" Wyznaczone powyżej niepewności cząstkowe składają się na niepewność wyznaczenia
czułości napięciowej Su wagi. Zgodnie z prawem propagacji niepewności:
2
3
�# ś#
"SU 2
u(SU )= ) (2)
"ś# ź# �"uB(X j
ś# ź#
"X
j=1 j
�# #
str. 5
"SU
gdzie:  to pochodna cząstkowa równania (2), liczona względem j tej wielkości Xj,
"X
j
wchodzącej w skład tego równania: odpowiednio Uk, U0 i Mk; uB(X )  niepewność
j
standardowa typu B pomiaru wielkości Xj.
Po obliczeniu pochodnych otrzymujemy:
2
2 2
�# ś#
uB (U )+ uB (U ) U -U
k 0 k 0 2
ś# ź#
u(SU )= + �"uB (M )
k
2 2
ś# ź#
M M
k �# k #
Dla poziomu ufności p=0.95 współczynnik rozszerzania wynosi k=2; skąd:
U(SU ) = k �"u(SU )
i ostatecznie wynik pomiaru:
SU ąU(SU ) dla p = 0.95
Ważenie
Celem tego punktu ćwiczenia jest pomiar masy przy użyciu skalibrowanej wagi tensometrycznej.
Wyznaczone w poprzednim punkcie czułość napięciowa Su oraz napięcie offsetu U0 jednoznacznie
określają liniową charakterystykę statyczną wagi. Przekształcając równanie (1) można więc obliczyć
wartość mierzonej masy M na podstawie pomiaru napięcia wyjściowego mostka Uwy:
U -U
wy 0
M = [kg] (3)
Su
Niepewność pomiaru masy oblicza się w analogiczny sposób jak na etapie kalibracji wagi, tj.
stosując prawo propagacji niepewności (2) do zależności (3). Po obliczeniach otrzymujemy:
2
2 2
uB(U )+ uB (U ) �#U -U ś#
wy 0 wy 0
2
ś# ź#
u(M )= + �"uB (Su )
2 2
ś#
Su Su ź#
�# #
Dla poziomu ufności p=0.95 współczynnik rozszerzania wynosi k=2; skąd:
U(M ) = k �"u(M )
i ostatecznie wynik pomiaru:
M ąU(M ) dla p = 0.95
str. 6
Wykonanie pomiarów:
1) Układ połączeń oraz napięcie zasilania powinno powinny być jak w punkcie  kalibracja wagi .
2) Na platformie wagi położyć ważony przedmiot; mogą to być odważniki lub inne przedmioty
wskazane przez prowadzącego.
3) Zmierzyć napięcie wyjściowe mostka. Do arkusza nr 2 wpisać wszystkie niezbędne wartości.
4) Uzupełnić tabelę w formularzu sprawozdania.
5) Powtórzyć pomiar dla innego przedmiotu.
str. 7
3. Pomiar temperatury przy pomocy termorezystora
Termorezystor jest jednym z podstawowych czujników temperatury, który umożliwia zmianę
wielkości nieelektrycznej jaką jest temperatura, na wielkość elektryczną jaką jest rezystancja. W
termorezystorze, rezystancja czujnika zmienia się, ponieważ wraz ze zmianami temperatury zmienia
się rezystywność materiału z którego jest on wykonany [5]. Zależność tą opisuje następujący wzór:
l
R(T )= �(T) �" (3)
S
gdzie:
T  temperatura,
R(T)  rezystancja w funkcji temperatury T,
�(T)  rezystywność przewodnika, zależna od temperatury T,
l  długość przewodnika,
S  pole przekroju poprzecznego przewodnika.
Termorezystory wykonuje się zarówno z metali, wówczas wraz ze wzrostem temperatury
rezystancja przetwornika wzrasta, jak również z tlenków metali i półprzewodników dla których
rezystancja zazwyczaj maleje przy wzroście temperatury.
Należy zawsze pamiętać, że na rezystancję termorezystora mierzoną  na zaciskach składa się
rezystancja czujnika jak również rezystancja doprowadzeń oraz wszelkich połączeń. Aby
wyeliminować wpływ rezystancji doprowadzeń na pomiar stosuje się połączenia trójprzewodowe
oraz czteroprzewodowe.
Czujnik temperatury, niezależnie jakiego typu oraz z czego jest zbudowany, zawsze mierzy
temperaturę własną. Oznacza to, że czujnik musi osiągnąć stan równowagi termodynamicznej z
otoczeniem, by można było uznać wyniki pomiarów temperatury najbliższego otoczenia czujnika za
poprawne. Równowaga termodynamiczna osiągana jest po wyrównaniu temperatury: otoczenia,
obudowy czujnika wraz z wszystkimi występującymi  po drodze magazynami energii cieplnej oraz
samego czujnika (np. platynowego drucika). Dopiero po osiągnięciu tego stanu mierzony sygnał
odpowiada temperaturze najbliższego otoczenia czujnika. Sposób osiągania równowagi
termodynamicznej przez czujnik opisuje jego charakterystyka dynamiczna w postaci transmitancji lub
równań różniczkowych (patrz ćwiczenie numer 21).
Termorezystory platynowe są szeroko stosowane ze względu na liczne zalety platyny, która
charakteryzuje się między innymi: stałością właściwości fizycznych i chemicznych, wysoką
temperaturą topnienia, zbliżoną do liniowej charakterystyką R(T) oraz brakiem histerezy. Dokładny
opis właściwości termorezystora platynowego oraz możliwości użycia go jako czujnika temperatury
opisano w licznej literaturze [1 5] oraz w normie PN EN 60751.
Termorezystor używany podczas ćwiczenia posiada wyprowadzone cztery przewody, co
umożliwia pomiary zarówno metodą dwu jak i czteroprzewodową.
str. 8
Wyk miarów:
konanie pom
Cele ktu ćwiczenia jest pomiar temperatury czujnikiem
em tego punk m PT100.
1) Wyk c 00 mperatury w termosie (niska temp
korzystując czujnik PT10 wykonać pomiary tem w peratura),
zlew temperatura  ) lub w łaz
ni (wysoka temperatura). Rezystancję
wce z wodą (t a  pokojowa ę czujnika
należy zmierzy multime RIG metod dwuprzewodową (tryb 2WR) oraz
yć etrem GOL dą
czteroprzewodową (tryb 4W za �). Wynik ć w tabeli
WR  dwukrotne przyciśnięcie klawisz ki zanotować
sprawozdania.
Wsk zewody podł ca czujnika platynowego am kolor.
kazówka: Prz łączone do jednego końc p o mają ten sa
Ozna ajdują się w punkcie 5.4. normy PN E
aczenia oraz schemat zna EN 60751.
Tabe PT100
ela 1 Wyniki pomiarów temperatury czujnikiem P
Czujn
nik PT100
R2WR [�] T2WR [�C] R4W [�] T4WR [�C] U(T4WR) [�C
T C]
WR
term
mos
zlew
wka/łaz
nia
2) Posługując się ta rmy PN EN 60751, należy o ce rezystanc
abelą 1 z nor 6 y odczytać odpowiadając cjom R2WR
oraz R4WR warto tempera Do wy t y,
z ości atury. yznaczenia temperatury której nie ma bezpośrednio w
tabe yć interpolac
eli, należy uży cji liniowej:
wart nej temperat wiadającej zmierzonej re
tość nieznan tury tx odpow ezystancji
rx, należ obliczyć podstawiając dane odcz z tab (t1, r1, t2, r2) do
ży p c zytane beli t
równania na prostą. Wartości r1 oraz r2 należ z n sposób,
ży odczytać z tablic w ten
by r1 < rx < r2.
x
3) Posługując się normą PN EN znaczyć błęd
n N 60751 wyz dy graniczne pomiaru
temp a metody 4W pnie na tej podstawie niepewność rozszerzoną pomiaru
peratury dla WR, a następ n
U(T4WR) dla pozio
omu ufności p=0.95.
4
Wsk ąd "grT4WR ob się na podstawie zależności p w normie w
kazówka: Błą graniczny blicza podanej n
"grT4WR
r
tabeli 3. Na tej pod należy obliczyć niepewność standardow typu B uB(T4WR) = i w
. dstawie wą
B
3
U(T4WR)= k �"uB(T4WR)
końcu ni ozszerzoną: , gdzie k = 3 �" p .
iepewność ro
str. 9
4. Wykorzystanie multimetru do pomiaru temperatury (punkt opcjonalny  zapytać
prowadzącego)
Większość współczesnych multimetrów posiada możliwość automatycznego przeliczania wartości
mierzonej, takiej jak np. rezystancja termorezystora na inną wielkość np. temperaturę. Przeliczanie
odbywa się zazwyczaj poprzez zadanie kilku punktów charakterystyki statycznej czujnika. Zdarza się,
że multimetry posiadają zaprogramowane charakterystyki podstawowych czujników, takich jak
popularne typy termorezystorów czy termopar.
Używany podczas ćwiczeń multimetr Rigol nie posiada wbudowanych fabrycznie charakterystyk,
umożliwia jednak utworzenie oraz zapamiętanie własnych. Celem tego punktu ćwiczenia jest
wykorzystanie multimetru Rigol DM3051 oraz termorezystora PT100 do automatycznego pomiaru
temperatury.
Tworzenie charakterystyki nowego czujnika
Przycisk Sensor włącza możliwość bezpośredniego użycia czujnika, czyli automatycznego
przeliczania elektrycznej wartości mierzonej (napięcia i prądu stałego, rezystancji oraz częstotliwości)
na inną wielkości (np. temperaturę, ciśnienie, kąt). Dokładny opis można znalez
ć w dokumentacji
multimetru (strony 1 29 w [6]). Charakterystyka czujnika zadawana jest przy użyciu listy punktów.
Sposób definiowania charakterystyki czujnika temperatury wraz z przykładami można znalez
ć w
dokumentacji [6] multimetru Rigol (Example 6, strona 3 7).
1) Czujnik PT100 powinien być podłączony do multimetru w taki sposób, by możliwy był poprawny
pomiar rezystancji metodą czteroprzewodową (strona 1 17 w [6]).
2) Wciskając przycisk Sensor należy włączyć obsługę czujników w multimetrze.
3) Aby utworzyć nowy czujnik należy wybrać w menu pozycję New
4) W zakładce właściwości Prpty możliwa jest zmiana nazwy czujnika (Name), należy zatwierdzić
nazwę domyślną Sensor
5) Należy wybrać typ czujnika, wciskając Type  > 4WR  >
6) Następnie należy wybrać jednostkę wyjściową, wciskając Unit  > �C  >
7) Kolejnym krokiem jest zdefiniowanie punktów, które wyznaczają charakterystykę czujnika.
W tym celu należy wybrać Define. Na ekranie pojawi się pusta tablica, do której przyciskiem Add
należy dodać dwa punkty charakterystyki termorezystora Pt100:
str. 10
a. wartości Meas odpowiada wartości mierzonej, w przypadku termorezystora Pt100
jest to rezystancja, należy wpisać wartość 100 �,
b. wartości Corrsp odpowiada wartość wyjściowej: temperaturze, w przypadku
Pt100, wartości 100 � odpowiada temperatura 0�C, należy więc wpisać wartość 0,
c. wybranie kończy dodawanie punktu charakterystyki, zaś Done zapisuje
wszystkie zmiany.
8) Gdy na ekranie wyświetlana jest tabela definiująca charakterystykę czujnika, dostępne są
dodatkowe opcje: Add umożliwia dodanie kolejnego punku, Del  usunięcie zaznaczonego, Edit
zmianę wartości, zaś Top i End szybkie przesunięcie kursowa na początek i koniec tabeli.
9) Należy dodać drugi punkt charakterystyki termorezystora Pt100, któremu odpowiada
temperatura 100�C (należy posłużyć się normą PN EN 60751 w celu znalezienia odpowiedniej
wartości rezystancji). Po dodaniu obydwu punktów, charakterystyka czujnika opisana będzie
równaniem liniowym, które należy odszukać w normie PN EN 60751.
10) Jeżeli wszystkie dane zostały wprowadzone poprawnie, należy nacisnąć klawisz w celu
zapisania wartości punktów oraz przejścia do wyższego poziomu menu.
11) Ostatnim krokiem tworzenia charakterystyki jest jej zapisanie w pamięci multimetru, poprzez
wybranie Save (w menu New).
Wykonanie pomiarów
1) Wybranie z menu opcji Apply włącza użycie konkretnej charakterystyki czujnika, po jej wybraniu
na wyświetlaniu powinna pojawić się mierzona temperatura.
2) Wybierając opcję Disp  > All należy wyświetlić wielkość mierzoną (rezystancję) oraz wartość
przeliczoną (temperaturę).
3) Używając zaprogramowanej liniowej charakterystyki czujnika, należy zmierzyć temperaturę
w dwóch miejscach, zapisując w tabeli 2: temperaturę Tp i rezystancję Rp wskazywane przez
multimetr.
Tabela 2 Pomiary temperatury czujnikiem Pt100 z wykorzystaniem multimetru
Czujnik Pt100 Różnice temperatur
Tp [�C] Rp [�] Tt [�C] "T=Tt Tp [�C]
termos
zlewka/łaz
nia
str. 11
4) Wyznaczyć temperaturę teoretyczną Tt, wyliczoną na podstawie wartości zmierzonej rezystancji
Rp oraz wielomianu drugiego stopnia (2), który jest dokładnym modelem charakterystyki
termorezystora PT100 i którego współczynniki znajduje się w normie czujnika PN EN 60751.
R
�# ś#
p
- A + A2 + 4 �" B �"ś# -1ź#
ś# ź#
R0
�# #
2
R = R0(1+ AT + BT )�! T = (2)
p
2�" B
5) Na podstawie wyników pomiarów, należy wyznaczyć różnice temperatur, wyniki zanotować
w tabeli 2. Należy skomentować otrzymane wyniki.
str. 12
5. Pom atury termop
miar tempera parą
Term czas nazywana również termoogniw lub term
mopara, sem wem moelementem, znajduje szerokie
zastosow zcza w przem i prostej bud wym oraz
wanie zwłasz myśle, dzięki dowie, szerokim zakresom pomiarow
małej po eplnej.
ojemności cie
Term em różnicy t
mopara jest przetwornikiem temperatury, który pod wpływe temperatur generuje
siłę term metale lub st kać czujniki o
moelektryczną. A
ącząc w pary różne m topy metali, można uzysk o różnych
zakresac wych oraz ch kach. Do naj osowanych p ermopara
ch pomiarow harakterystyk jczęściej sto par należą te
typu J (F pu K (NiCr NiAl) oraz typu ość pomiaru k o czujnika
Fe CuNi), typ u T (Cu CuNi). Niepewno konkretnego
określa jego klasa dokładności [9]. Dla term ur od  40�C do 300�C
j [ mopary typu J, w zakresie temperatu d
klasa 1 b ny 1.5�C zaś dla klasy 2 błąd graniczny je 2.5�C.
błąd graniczn wynosi ą1 d est równy ą2
Podc ostaną użyte termopary t
czas zajęć zo typu J (klasy 1), oraz multimetr Rigol DM3051 do pomiaru
siły term nej. pary ją zczelnych obudowach metalowych. Spoina
moelektryczn Termop znajduj się w sz
pomiaro termopa zabezpie jest metalową sk Do połączenia t
owa ary eczona kuwką. p termopar użyto złącz
oraz przewodów kompensacyjny wanych z tak rody). Do
ych (zbudow kich samych stopów jak termoelektr
oceny po emperatury należy użyć miernika HI98501, a jeg
oprawności pomiarów te go odczyty traktować
jako tem dniesienia (w
mperaturę od wzorcową).
Wyk miarów
konanie pom
Cele tego punktu ćwicze jest po temperatury za pośrednictw termop pod
em enia omiar wem pary
warunkie peratura spoi nia jest znana.
em, że temp iny odniesien
1) Termopary nale ć do multime e z rysunkiem posób, by mo
eży podłączyć etru zgodnie m 2 w taki sp ożliwy był
pom moelektryczn ).
miar siły term nej (napięcia)
Rysunek 2 termopar do multimetru (A,B  oznac ch
2 Schemat podłączenia t czenia różnyc
termoelektrod, kolorem sza zono złącza k yjne)
arym zaznacz kompensacy
2) Spo enia termopa mieścić w termosie w któ uje się woda z lodem;
oinę odniesie ary należy um órym znajdu
tem ej T nania
mperatura te mieszaniny powinna być bliska T1H"0�C. W celu wyrówn temperatury w
mie zed pomiarem należy ją z
eszaninie, prz zamieszać.
str. 13
3) Spoinę pomiarową należy umieścić w łaz
ni wodnej, w której będzie mierzona temperatura T2.
Wyniki pomiarów: siły termoelektrycznej oraz temperatury odniesienia (w termosie) mierzonej
miernikiem HI98501, należy zanotować w tabeli.
Tabela 3. Pomiar temperatury wody w łaz
ni wodnej przy pomocy termopary
Termos A
az
nia wodna
Temperatura spoiny
odniesienia (pomiar miernikiem T1 [�C]
wzorcowym HI98501):
Siła termoelektryczna: E [mV]
Wyznaczona temperatura
T2 [�C]
spoiny pomiarowej:
Niepewność pomiaru
U(T2)
temperatury:
4) Znając temperaturę spoiny odniesienia oraz używając tablic z normy PN EN 60584 1:1995
(strona 50), należy wyznaczyć temperaturę spoiny pomiarowej T2. Jeżeli to konieczne do
obliczenia różnicy temperatur spoin termopary na podstawie wartości siły termoelektrycznej
należy skorzystać z interpolacji liniowej (opis znajduje się w punkcie 3 instrukcji).
4) Posługując się normą PN 60584 2 wyznaczyć błędy graniczne pomiaru temperatury, a następnie
na tej podstawie niepewność rozszerzoną pomiaru U(T2) dla poziomu ufności p=0.95.
"grT2
Wskazówka: Błąd graniczny oblicza się na podstawie zależności podanej w normie
"grT2
w tablicy 1. Na tej podstawie należy obliczyć niepewność standardową typu B uB(T2) = i w
3
U(T2)= k �"uB(T2)
końcu niepewność rozszerzoną: , gdzie k = 3 �" p .
str. 14
6. Pomiar różnicy temperatur termoparą
1) Spoinę pomiarową należy umieścić w łaz
ni wodnej, natomiast spoinę odniesienia w zlewce
z wodą o temperaturze  pokojowej .
2) Należy zmierzyć i zanotować w tabeli: temperaturę odniesienia wody w zlewce i łaz
ni oraz
napięcie.
Tabela 5. Pomiar różnicy temperatur w zlewce i łaz
ni wykonywany termoparą
Zlewka z wodą A
az
nia wodna
Spoina odniesienia Spoina pomiarowa
mierzy T1 mierzy T2
Temp. odniesienia (HI98501):
T0 [�C] T01= T02=
Zmierzona siła
E [mV]
termoelektryczna:
Różnica Temperatur
wyznaczona z siły "TE=f(T1 T2) [�C]
termoelektrycznej:
Różnica temperatur
wyznaczona z pomiarów
"T0=T01 T02 [�C]
miernikiem wzorcowym
(HI98501):
Błąd bezwzględny pomiaru
"T= "T0 "TE [�C]
różnicy temperatury:
3) Na podstawie wartości napięcia E oraz tabel normy PN EN 60584 1:1995, należy wyznaczyć
różnicę temperatur.
4) Następnie należy porównać odczytaną z normy temperaturę z różnicą wskazań obliczoną na
podstawie wskazań termometru HI98501.
5) Należy sformułować wnioski na temat pomiarów różnicy temperatur.
str. 15