POLITECHNIKA LUBELSKA

Wydział Elektryczny

Laboratorium Miernictwa Przemysłowego

Temat ćwiczenia: Pomiary temperatury.

Grupa ED 8.1 Data wykonania:

Marcin Pietroń 12.03.1999

Mariusz Palak

Wojciech Portka

1. Badanie torów pomiarowych z czujnikami termoelektrycznymi.

0. Schemat układu pomiarowego:

0. 1.1 Wartość rezystancji opornika R_w wynosi 0Ω.

temperatura zadana °C	temperatura na miliwol. °C	Δt °C	δ %
0	0	0	0.00
20	22	+2	1.00
30	35	+5	16.60
50	56	+6	12.00
80	87	+7	8.75
100	107	+7	7.00
150*	159*	+9*	6.00*
200	210	+10	5.00
250	260	+10	4.00
300	311	+11	3.66
350	364	+14	4.00
400	418	+18	4.50
450	469	+19	4.22
500	520	+20	4.00

Przykładowe obliczenia dla *:

1.2 Ze względu na zaobserwowanie błędu multiplikatywnego spowodowanego nieodpowiednią rezystancją linii ustalamy doświadczalnie wartość oporu rezystora wyrównawczego która wynosi 14.8 Ω. (z charakterystyki błędu multiplikatywnego wynika że korygowanie należy przeprowadzić na końcu skali)

temperatura zadana °C	temperatura na miliwol. °C	Δt °C	δ %
0	0	0	0.00
20	21	+1	5.00
30	33	+3	10.00
50	52	+2	4.00
80	82	+2	2.50
100	101	+1	1.00
150*	151*	+1*	0.66*
200	200	+0	0.00
250	251	+1	0.40
300	300	+0	0.00
350	350	+0	0.00
400	400	+0	0.00
450	451	+1	0.22
500	500	+0	0.00

Przykładowe obliczenia dla *:

0. Charakterystyki T_zmierzone=f(T_zadane) dla:

0. 1. rezystancji R_w 0Ω ;

0. 2. rezystancji R_W 14.8Ω;

0. Charakterystyki δT=f(T_zadane) dla:

0. 1. rezystancji R_w 0Ω ;

0. 2. rezystancji R_W 14.8Ω;

0. 1.3 Jako miliwoltomierz podłączamy woltomierz cyfrowy o dużej rezystancji wewnętrznej, a napięcia odpowiadające poszczególnym wartościom temperatur odczytujemy z normy.

0. 1.3.1 Wartość rezystancji opornika R_w wynosi 0Ω.

temperatura zadana °C	napięcie zadane μV	napięcie zmierzone μV	Δt °C	δ %
0	0	0	0	0.00
20	1019	1010	-9	-0.88
30	1536	1530	-6	-0.39
50	2585	2570	-15	-0.58
80	4186	4170	-16	-0.38
100	5268	5250	-18	-0.34
150	8008	7990	-18	-0.22
200	10777	10750	-27	-0.25
250	13553	13530	-23	-0.17
300	16325	16290	-35	-0.21
350	19089	19050	-39	-0.20
400	21846	21810	-36	-0.16
450	24607	24560	-47	-0.19
500	27388	27340	-48	-0.18

0. 1.3.2 Wartość rezystancji opornika R_w wynosi 14.8Ω.

temperatura zadana °C	napięcie zadane μV	napięcie zmierzone μV	Δt °C	δ %
0	0	0	0	0.00
20	1019	1010	-9	-0.88
30	1536	1530	-6	-0.39
50	2585	2570	-15	-0.58
80	4186	4170	-16	-0.38
100	5268	5250	-18	-0.34
150	8008	7990	-18	-0.22
200	10777	10760	-17	-0.16
250	13553	13530	-23	-0.17
300	16325	16300	-25	-0.15
350	19089	19060	-29	-0.15
400	21846	21810	-36	-0.16
450	24607	24560	-47	-0.19
500	27388	27340	-48	-0.18

0. 1.3.3 Wartość rezystancji opornika R_w wynosi 100kΩ.

temperatura zadana °C	napięcie zadane μV	napięcie zmierzone μV	Δt °C	δ %
0	0	120	120	0.00
20	1019	870	-149	-14.62
30	1536	1360	-176	-11.46
50	2585	2430	-155	-6.00
80	4186	4040	-146	-3.49
100	5268	5150	-118	-2.24
150	8008	7830	-178	-2.22
200*	10777*	10600*	-177*	-1.64*
250	13553	13390	-163	-1.20
300	16325	16150	-175	-1.07
350	19089	18950	-139	-0.73
400	21846	21670	-176	-0.81
450	24607	24410	-197	-0.80
500	27388	27220	-168	-0.61

Przykładowe obliczenia dla *:

2. Badanie torów pomiarowych termometrów termorezystancyjnych.

Schemat układu pomiarowego.

0. 2.1 Wartość rezystancji opornika R_w wynosi 0Ω.

temperatura zadana °C	temperatura na miliwol. °C	Δt °C	δ %
20	6	-14	-70.00
30	16	-14	-46.67
40	26	-14	-35.00
50	36	-14	-28.00
60	46	-14	-23.33
70	56	-14	-20.00
80	67	-13	-16.25
90	77	-13	-14.44
100	87	-13	-13.00
125	111	-14	-11.20
150	136	-14	-9.33
175	160	- 15	-8.57
200	185	-15	-7.50

0. 2.2 Wartość rezystancji opornika R_w wynosi 5.2Ω.

temperatura zadana °C	temperatura na miliwol. °C	Δt °C	δ %
0	0	0	0.00
10	10	0	0.00
20	20	0	0.00
30	30	0	0.00
40	40	0	0.00
50	50	0	0.00
60	61	1	1.66
70*	71*	1*	1.43*
80	80	0	0.00
90	90	0	0.00
100	101	1	1.00
125	126	1	0.80
150	149	-1	-0.66
175	175	0	0.00
200	199	-1	-0.50

Przykładowe obliczenia dla *:

3. Wnioski:

Przy pomiarach wykonywanych za pomocą miliwoltomierza wyskalowanego w °C bez uwzględnienia rezystancji wyrównawczej występuje duży błąd pomiaru (od 4,2% do 16%), zdecydowanie przewyższający klasę dokładności miernika. Jest to spowodowane tym, że nie uwzględniona jest rezystancja przewodów. Miliwoltomierz przystosowany do pomiaru temperatury „uwzględnia” tą rezystancję (ok. 10 Ω), gdy rezystancja jest zbyt mała wówczas woltomierz wskazuje większą wartość napięcia (większą temperaturą), niż jest w rzeczywistości.

Gdy do układu dodamy rezystancję wyrównawczą wówczas błąd pomiaru jest znacznie mniejszy, a dla większych wartości temperatury praktycznie nie występuje.

Błąd spowodowany rezystancją przewodów można znacznie ograniczyć stosując mierniki o dużej rezystancji wewnętrznej. Napięcie mierzone przez miernik określone jest wzorem:


, gdzie:

R_T - rezystancja termoelementu,

R_pl - rezystancja przewodów łączeniowych,

R_w - rezystancja rezystora wyrównawczego,

R_m - rezystancja miernika.

Wynika z tego, że przy dostatecznie dużej rezystancji miernika błąd ten jest pomijalnie mały, co zostało udowodnione

Otrzymana przez nas charakterystyka symulatora praktycznie pokrywa się z charakterystyką znormalizowaną.

Również w pomiarach za pomocą termometrów termorezystancyjnych występuje błąd pomiaru związany z rezystancją przewodów. Gdy rezystancja ta jest zbyt mała, niż ta przy której został wyskalowany miernik (podana przez producenta), wówczas wskazuje on mniejszą wartość temperatury niż jest to w rzeczywistości. Jest to spowodowane techniczną metodą pomiaru rezystancji stosowaną przez miernik. Błąd ten można wyeliminować stosując cztery przewody pomiarowe (jedna para do pomiaru prądu płynącego przez obiekt, druga do pomiaru napięcia panującego na obiekcie).

Należy zwrócić jednak uwagę że błąd spowodowany wprowadzeniem nieodpowiedniej rezystancji linii do układu ma różny charakter. W przypadku czujników termoelektrycznych jest błędem multiplikatywnym, a termorezystancyjnych addytywnym. Zatem korygowanie w/w błędu należy przeprowadzać na końcu skali dla czujników termoelektrycznych oraz w dowolnym miejscu skali dla termorezystancyjnych.

---