L a b o r a t o r i u m M e t r o l o g i i
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 czasie 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.
Oznaczenia
Rt - termometr rtÄ™ciowy [°C],
TE1  termoelement 1 podłączony do M 1,
Pt  przetwornik rezystancyjny platynowy
(Pt100) podłączony do M 2,
M 1  mulitimetr 1 pracujÄ…cy w trybie pomiaru
temperatury [°C],
M 2  multimetr 2 pracujÄ…cy na zakresie [©]
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 temperaturÄ™ wskazywanÄ… przez przyrzÄ…d cyfrowy.
4. Wyniki zapisać w tabeli 2.
5. Na podstawie tabeli 1 "Rezystancja termometru oporowego Pt100" określić jego
temperaturę z rozdzielczością 0.1oC. Zastosować graficzną metodę interpolacji liniowej
zilustrowaną na przykładzie 1.
Opracował: dr Grzegorz Dercz
1
ZBS/INoM/WIiNoM
L a b o r a t o r i u m M e t r o l o g i i
6. Oblicz bÅ‚Ä…d bezwzglÄ™dny ´Rt pomiaru temperatury termometrem rtÄ™ciowym
7. Oblicz bÅ‚Ä…d bezwzglÄ™dny, ´TE1 pomiaru temperatury przyrzÄ…dem cyfrowym (poniżej
przykład 2), korzystając z danych producenta umieszczonych na ostatniej stronie instrukcji
ćwiczenia.
Tabela 1
Rt [oC]
´Rt [oC]
TE1 [oC]
´TE1 [oC]
RPt100 [©]
Temperatura Pt100
wg tabeli [oC]
B. Skalowanie termopary w układzie ze z
ródłem 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.
Oznaczenia
Rt - termometr rtÄ™ciowy [°C],
TE1  termoelement 1,
TE2  termoelement 2,
V  woltomierz [V],
Rys.1.2. Schemat układu pomiarowego
Opracował: dr Grzegorz Dercz
2
ZBS/INoM/WIiNoM
L a b o r a t o r i u m M e t r o l o g i i
Tabela 2
Rt
[°C]
U
[V]
C = t/U
[°C/V]
Cśr
[°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 tpow = U " Cśr.
4. Zapisać wynik.
Przykład 1
Przykład interpolacji graficznej:
Odczytano rezystancjÄ™ czujnika Pt100 równÄ… 106,42 ©.
W tabeli 3 znaleziono, że rezystancja 106,24 © odpowiada
temperaturze 16C, a rezystancja 106,63 © odpowiada
temperaturze 17C. Z konstrukcji geometrycznej
odczytano, iż rezystancji 106,42 © odpowiada
temperatura w pobliżu 16,6oC.
Tabela 3
Rezystancja termometru oporowego Pt100 [Wð]
°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
Opracował: dr Grzegorz Dercz
3
ZBS/INoM/WIiNoM
L a b o r a t o r i u m M e t r o l o g i i
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.
RozwiÄ…zanie:
CaÅ‚kowity bÅ‚Ä…d wzglÄ™dny jest sumÄ… dwóch bÅ‚Ä™dów ´1 i ´2. BÅ‚Ä™dem procentowym wielkoÅ›ci
mierzonej ´1 i bÅ‚Ä™du, który trzeba obliczyć z podanego bÅ‚Ä™du bezwzglÄ™dnego 2 " 0,001 gdyż
ostatnia pozycja liczby na wyświetlaczu ma wagę 0,001V. Ten błąd względny wynosi
´2 = (2 " 0,001/6,238) " 100 % = 0,032%.
CaÅ‚kowity bÅ‚Ä…d wzglÄ™dny jest, zatem równy ´ = 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. GÄ…szczak, Z. Orzeszkowski, R. Rymaszewski: Podstawy metrologii
elektrycznej i elektronicznej, PWN, Warszawa, 1980
Opracował: dr Grzegorz Dercz
4
ZBS/INoM/WIiNoM