L a b o r a t o r i u m M e t r o l o g i i

Opracował: dr Grzegorz Dercz

ZBS/INoM/WIiNoM

1

Ćwiczenie nr 4

Pomiary temperatury przy użyciu różnych przetworników

Cel ćwiczenia

Zapoznanie się przez ćwiczących (studentów) z metodami pomiaru temperatury przy

użyciu różnych przetworników elektrycznych oraz

ocena przydatności wybranych termometrów do

pomiaru temperatur zmiennych w czasie.

Jako aplikacyjny cel ćwiczenia stawia się opanowanie

praktycznej obsługi układów do pomiaru temperatury oraz opanowanie metod liczenia błędów
przyrządów pomiarowych wynikających z zastosowanych przyrządów.

W czas

ie wykonywania ćwiczeń przestrzegaj przepisów BHP!

Zagadnienia do przygotowania:
Metody pomiaru temperatury, termometry cieczowe, termometry rezystancyjne, termometry
termoelektryczne, wyjaśnij zjawisko Peltiera, Thomsona, Seebecka, błędy pomiaru.

A. Pomiary temperatury przy użyciu różnych przetworników

1. Połącz układ pomiarowy według rys. 1.1.

Rys.1.1. Schemat układu pomiarowego

2. Nastawić regulator termostatu kolejno na trzy temperatury podane przez prowadzącego.
3. Po ustaleniu temperatury odczytać wskazania termometru rtęciowego i oporność

czujnika Pt100 i temperaturę wskazywaną przez przyrząd cyfrowy.

4. Wyniki zapisać w tabeli 2.
5. Na podstawie tabeli 1 "Rezystancja termometru oporowego Pt100" określić jego

temperaturę z rozdzielczością 0.1

o

C. Zastosować graficzną metodę interpolacji liniowej

zilustrowaną na przykładzie 1.

Oznaczenia

Rt - termometr rtęciowy [°C],

TE1 – termoelement 1 podłączony do M 1,

Pt – przetwornik rezystancyjny platynowy

(Pt100) podłączony do M 2,

M 1 – mulitimetr 1 pracujący w trybie pomiaru

temperatury [°C],

M 2 – multimetr 2 pracujący na zakresie [Ω]

L a b o r a t o r i u m M e t r o l o g i i

Opracował: dr Grzegorz Dercz

ZBS/INoM/WIiNoM

2

6. Oblicz błąd bezwzględny δ

Rt

pomiaru temperatury termometrem rtęciowym

7. Oblicz błąd bezwzględny, δ

TE1

pomiaru temperatury przyrządem cyfrowym (poniżej

przykład 2), korzystając z danych producenta umieszczonych na ostatniej stronie instrukcji
ćwiczenia.

Tabela 1

Rt [

o

C]

δ

Rt

[

o

C]

TE1 [

o

C]

δ

TE1

[

o

C]

R

Pt100

[Ω]

Temperatura Pt100

wg tabeli [

o

C]

B. Skalowanie termopary w układzie ze źródłem temperatury odniesienia

1. Połącz układ pomiarowy według rys. 1.2.
2. Nastawić regulator termostatu kolejno na cztery temperatury podane przez prowadzącego.
3. Po ustaleniu temperatury odczytać wskazania termometru rtęciowego i napięcie wskazywane

przez woltomierz cyfrowy.

4. Wyniki zapisać w tabeli 3.
5. Obliczyć stałe termopary C = t/U oraz wyznaczyć ich wartość średnią arytmetyczną. Zapisać

wyniki w tabeli 3.

Rys.1.2. Schemat układu pomiarowego

Oznaczenia

Rt - termometr rtęciowy [°C],

TE1 – termoelement 1,

TE2 – termoelement 2,

V – woltomierz [V],

L a b o r a t o r i u m M e t r o l o g i i

Opracował: dr Grzegorz Dercz

ZBS/INoM/WIiNoM

3

Tabela 2

Rt

[°C]

U

[V]

C = t/U

[°C/V]

C

śr

[°C/V]

C. Pomiar temperatury powietrza w pomieszczeniu.

1. Wyjąć i osuszyć termoparę z termostatu.
2. Po ustabilizowaniu się napięcia odczytać wskazanie woltomierza U [V].
3. Wyznaczyć temperaturę powietrza z zależności t

pow

= U • C

śr

.

4. Zapisać wynik.

Przykład 1

Przykład interpolacji graficznej:
Odczytano rezystancję czujnika Pt100 równą 106,42 Ω.
W tabeli 3 znaleziono, że rezystancja 106,24 Ω odpowiada
temperaturze 16C, a rezystancja 106,63 Ω odpowiada
temperaturze 17C. Z konstrukcji geometrycznej
odczytano, iż rezystancji 106,42 Ω odpowiada
temperatura w pobliżu 16,6

o

C.

Tabela 3
Rezystancja termometru oporowego Pt100 [



]

°C

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

100,00

100,39

100,78

101,17

101,56

101,95

102,34

102,73

103,12

103,51

10

103,90

104,29

104,68

105,07

105,46

105,85

106,24

106,63

107,02

107,40

20

107,79

108,18

108,57

108,96

109,35

109,73

110,12

110,51

110,90

111,29

30

111,67

112,06

112,45

112,83

113,22

113,61

114,00

114,38

114,77

115,15

40

115,54

115,93

116,31

116,70

117,08

117,47

117,86

118,24

118,63

119,01

50

119,40

119,78

120,17

120,55

120,94

121,32

121,71

122,09

122,47

122,86

60

123,24

123,63

124,01

124,39

124,78

125,16

125,54

125,93

126,31

126,69

70

127,08

127,46

127,84

128,22

128,61

128,99

129,37

129,75

130,13

130,52

80

130,90

131,28

131,66

132,04

132,42

132,80

133,18

133,57

133,95

134,33

90

134,71

135,09

135,47

135,85

136,23

136,61

136,99

137,37

137,75

138,13

100

138,51

138,88

139,26

139,64

140,02

140,40

140,78

141,16

141,54

141,91

L a b o r a t o r i u m M e t r o l o g i i

Opracował: dr Grzegorz Dercz

ZBS/INoM/WIiNoM

4

Przykład 2
Woltomierz cyfrowy na zakresie 10 V wg instrukcji mierzy napięcie z błędem równym 0,2%
wartości mierzonej +/- 2 pozycje ostatniego miejsc na wyświetlaczu. Przyrząd wskazał napięcie
6,238 V. Ile wynosi całkowity błąd graniczny oraz błąd bezwzględny.
Rozwiązanie:
Całkowity błąd względny jest sumą dwóch błędów δ

1

i δ

2

. Błędem procentowym wielkości

mierzonej δ

1

i błędu, który trzeba obliczyć z podanego błędu bezwzględnego 2 • 0,001 gdyż

ostatnia pozycja liczby na wyświetlaczu ma wagę 0,001V. Ten błąd względny wynosi
δ

2

= (2 • 0,001/6,238) • 100 % = 0,032%.

Całkowity błąd względny jest, zatem równy δ = 0,2% + 0,032% = 0,232%.
Obliczanie błędu bezwzględnego:
Np. Zmierzona wartość napięcia wynosi 6,238 V, a procentowy błąd graniczny 0.232%.
Błąd bezwzględny jest równy (6,238 • 0.232%)/100% = 0,014 V.

Literatura

1.

A. Chwaleba, M. Poniński, A. Siedlecki,: Metrologia elektryczna. WNT, Warszawa 1998.

2. L. Michalski, K. Eckersdorf: Pomiary temperatury. Warszawa, WNT 1986
3. PN-EN 60584-1,2:1997: Termoelementy. Charakterystyki; tolerancje.
4. PN-EN 60751:1997: Termometry elektryczne. Charakterystyki termometryczne oporników

(rezystorów) termometrycznych

5. T. Sidor, Podstawy metrologii. wydaw. WSZOP, Katowice, Katowice 2008.
6. A. Jellonek, J. Gąszczak, Z. Orzeszkowski, R. Rymaszewski: Podstawy metrologii

elektrycznej i elektronicznej, PWN, Warszawa, 1980