Gliwice 23.10.2010

Laboratorium

MIERNICTWA WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH

Ćw 2

Właściwości dynamiczne przetworników temperatury

Sekcja: III

Brzyszkowski Piotr
Mosakowski Łukasz

Sazonow Władysław

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest eksperymentalne wyznaczenie charakterystyki dynamicznej

przemysłowych czujników termometrycznych w różnych ośrodkach pomiarowych.

Należy wyznaczyć parametry charakterystyczne badanych czujników ponadto należy znaleźć funkcję do przeliczania wskazania termometru na wartość rzeczywistej temperatury oraz określenie błędu dynamicznego dla wybranych czasów pomiaru.

2. Przebieg pomiarów

Badany czujnik (termorezystor R_T) umieszcza się w sposób skokowy w ośrodku pomiarowym o określonej temperaturze. W ćwiczeniu laboratoryjnym wykorzystuje się powietrze o temperaturze T₀ oraz wodę o dwóch różnych temperaturach.

Badany termorezystor R_T włączony jest w układ mostka. Mierzonym sygnałem wyjściowym Y(t) jest napięcie nierównowagi mostka U_M. Ponieważ napięcie U_M jest proporcjonalne do rezystancji R_s czujnika to przebieg czasowy tego napięcia jest taki sam jak przebieg czasowy zmiany rezystancji czujnika. Rezystor R_N w mostku pomiarowym służy do równoważenia mostka gdzie mostek równoważy się w temperaturze początkowej T₀.

3. Schemat układu pomiarowego

4. Pomiary

Pomiary zostały przeprowadzone poprzez skokową zmianę otoczenia czujnika, gdzie ustala się temperaturę początkową poprzez zrównoważenie mostka rezystancyjnego za pomocą rezystora dekadowego. Przeprowadzonych zostało 6 pomiarów:

CZUJNIK I

- Przy temperaturze ustalonej w powietrzu

a) powietrze -> ciepła woda - nagrzewanie

b) ciepła woda -> powietrze - stygnięcie

- Przy temperaturze ustalonej w zimnej wodzie

c) zimna woda -> ciepła woda - nagrzewanie

d) ciepła woda -> zimna woda - stygnięcie

CZUJNIK II

- Przy temperaturze ustalonej w powietrzu

e) powietrze -> ciepła woda - nagrzewanie

f) ciepła woda -> powietrze - stygnięcie

5. Przebiegi czasowe napięcia na czujnikach

a) Nagrzewanie czujnika poprzez włożenie do ciepłej wody

b) Stygnięcie czujnika poprzez wyjęcie go z ciepłej wody i umieszczenie w powietrzu

c) Nagrzewanie czujnika poprzez wyjęcie go z zimnej i włożenie do ciepłej wody

d) Stygnięcie czujnika poprzez wyjęcie go z ciepłej wody i włożenie do zimnej

e) Nagrzewanie czujnika poprzez włożenie do ciepłej wody

f) Stygnięcie czujnika poprzez wyjęcie go z ciepłej wody i umieszczenie w powietrzu

6. Wykres funkcji przejścia h(t)

a) Nagrzewanie czujnika poprzez włożenie do ciepłej wody

b) Stygnięcie czujnika poprzez wyjęcie go z ciepłej wody i umieszczenie w powietrzu

c) Nagrzewanie czujnika poprzez wyjęcie go z zimnej i włożenie do ciepłej wody

d) Stygnięcie czujnika poprzez wyjęcie go z ciepłej wody i włożenie do zimnej

e) Nagrzewanie czujnika poprzez włożenie do ciepłej wody

f) Stygnięcie czujnika poprzez wyjęcie go z ciepłej wody i umieszczenie w powietrzu

t [s]	a	b	c	d	e	f
t 0,5	15	31	16	12	76	330
t 0,9	31	10	35	3	175	50
t 0,9 / t0,5	2,06	0,32	2,19	0,25	2,92	0,15

6. Wykresy funkcji z(t), do wyznaczenia stałej czasowej

a) nagrzewanie

7. Wnioski

1. Pierwszy z badanych termometrów jest termometrem inercyjnym I rzędu.

2. Drugi badany termometr jest termometrem mającym charakterystyki odpowiadające przetwornikom inercyjnym II rzędu.

3. Czas nagrzewania i stygnięcia w otoczeniu wodnym jest krótszy niż w otoczeniu powietrza, z czego wynika że woda jest lepszym wymiennikiem ciepła niż powietrze.

4. Charakterystyki czujnika pierwszego są bardziej strome w porównaniu z czujnikiem drugim, co zależy między innymi od bezwładności cieplnej osłony czujnika

---