SPRAWOZDANIE NR 11

Anna Dul

Krzysztof Wąs

Data wykonania ćwiczenia: 12.01.2015 godz 17:05

Temat: Pomiary w warunkach dynamicznych

I Cel ćwiczenia: Badanie właściwości dynamicznych stykowych czujnika Pt-100.

II Aparatura pomiarowa:

- Miernik Metex M-4640A

- Czujnik temperatury Pt-100 z osłonką

- Dwie zlewki z wodą (ciepłą i zimną)

- PC

III Tabele pomiarowe (fragmenty):

Tabela 1: Czujnik bez osłonki przełożono z

wody zimnej do ciepłej

t [s]	R [Ω]	ΔR[Ω]	Temp [^oC]
0	107,3	0,32	18,961
2	107,3	0,32	18,961
4	107,3	0,32	18,961
6	107,3	0,32	18,961
8	107,3	0,32	18,961
10	107,3	0,32	18,961
12	107,31	0,32	18,987
14	113,43	0,33	34,883
16	125,99	0,36	67,506
18	129,58	0,36	76,831
20	132,14	0,37	83,481
22	133,33	0,37	86,571
24	134,13	0,37	88,649
26	134,67	0,37	90,052
28	135,03	0,37	90,987
30	135,36	0,38	91,844
32	135,52	0,38	92,260
34	135,62	0,38	92,519
36	135,7	0,38	92,727
38	135,74	0,38	92,831

Tabela 3: Czujnik z osłonką przełożono z

wody zimnej do ciepłej

t [s]	R [Ω]	ΔR[Ω]	Temp [^oC]
0	107,57	0,32	19,662
5	107,57	0,32	19,662
10	109,62	0,32	24,987
15	115,61	0,34	40,545
20	120,36	0,35	52,883
25	122,68	0,35	58,909
30	124,23	0,35	62,935
35	125,35	0,36	65,844
40	126,17	0,36	67,974
45	126,85	0,36	69,740
50	127,32	0,36	70,961
55	127,69	0,36	71,922
60	127,99	0,36	72,701
65	128,23	0,36	73,325
70	128,45	0,36	73,896
75	128,6	0,36	74,286
80	128,71	0,36	74,571
85	128,8	0,36	74,805
90	128,88	0,36	75,013
95	128,94	0,36	75,169
100	128,99	0,36	75,299
105	129,01	0,36	75,351
110	129,03	0,36	75,403
115	129,05	0,36	75,455
120	129,05	0,36	75,455
125	129,05	0,36	75,455
130	129,05	0,36	75,455
135	129,03	0,36	75,403

Tabela 5: Czujnik bez osłonki wyciągnięto

z zimnej wody do powietrza

t [s]	R [Ω]	ΔR[Ω]	Temp [^oC]
0	107,82	0,32	20,312
10	107,85	0,32	20,390
20	108,13	0,32	21,117
30	108,32	0,32	21,610
40	108,44	0,32	21,922
50	108,55	0,32	22,208
60	108,65	0,32	22,468
70	108,74	0,32	22,701
80	108,82	0,32	22,909
90	108,9	0,32	23,117
100	108,97	0,32	23,299
110	109,03	0,32	23,455
120	109,1	0,32	23,636
130	109,15	0,32	23,766

IV Wykresy pomiarowe i obliczenia opóźnień

Uproszczona charakterystyka naszego termorezystora platynowego:

R = 100Ω(1 + 0,00385T)

T = (R-100)/0,385

(wartość oporu R była zapisywana przez komputer bezpośrednio z miernika Metex)

Pomiar 1: Czujnik bez osłonki przełożono z wody zimnej do ciepłej

t_o=12s

T₀ = 18,96^oC

T_k = 92,83^oC

$$\frac{T - T_{o}}{T_{k} - T_{o}} = 0,632$$

T = 0,632(T_k-T₀) + T₀ = 0,632 * (92,83 – 18,96) + 18,96 = 65,65 ^oC

τ ≈ 16s (odczytane z wykresu) – t_o = 4s

pomiar ten miał zatem 4 sekundowe opóźnienie

Pomiar 2: Czujnik bez osłonki przełożono z wody ciepłej do zimnej.

t_o=110s

T₀ = 91,87^oC

T_k = 19,40^oC

$$\frac{T - T_{o}}{T_{k} - T_{o}} = 1 - 0,632 = 0,368$$

T = 0,368(T_k-T₀) + T₀ = 0,368 * (19,40 – 91,87) + 91,87 = 65,20 ^oC

τ ≈ 115s (odczytane z wykresu) – t_o = 5s

pomiar ten miał zatem 5 sekundowe opóźnienie

Pomiar 3: Czujnik z osłonką przełożono z wody zimnej do ciepłej.

t_o=12s

T₀ = 19,66^oC

T_k = 75,45^oC

$$\frac{T - T_{o}}{T_{k} - T_{o}} = 0,632$$

T = 0,632(T_k-T₀) + T₀ = 0,632 * (75,45 – 19,66) + 19,66 = 54,92 ^oC

τ ≈ 22s (odczytane z wykresu) – t_o = 10s

pomiar ten miał zatem 10 sekundowe opóźnienie

Pomiar 4: Czujnik z osłonką przełożono z wody ciepłej do zimnej.

t_o=10s

T₀ = 75,05^oC

T_k = 21,97^oC

$$\frac{T - T_{o}}{T_{k} - T_{o}} = 1 - 0,632 = 0,368$$

T = 0,368(T_k-T₀) + T₀ = 0,368 * (21,97 – 75,05) + 75,05 = 55,52 ^oC

τ ≈ 19s (odczytane z wykresu) – t_o = 9s

pomiar ten miał zatem 9 sekundowe opóźnienie

Pomiar 5: Czujnik bez osłonki wyjęto z wody zimnej do powietrza.

t_o=10s

T₀ = 20,30^oC

T_k = 23,77^oC

$$\frac{T - T_{o}}{T_{k} - T_{o}} = 0,632$$

T = 0,632(T_k-T₀) + T₀ = 0,632 * (23,77 – 20,30) + 20,30 = 22,49 ^oC

τ ≈ 55s (odczytane z wykresu) – t_o = 45s

pomiar ten miał zatem 45 sekundowe opóźnienie

Pomiar 6: Czujnik bez osłonki wyjęto z wody ciepłej do powietrza.

t_o=10s

T₀ = 67,84^oC

T_k = 27,14^oC

$$\frac{T - T_{o}}{T_{k} - T_{o}} = 1 - 0,632 = 0,368$$

T = 0,368(T_k-T₀) + T₀ = 0,368 * (27,14 – 67,84) + 67,84 = 52,86 ^oC

τ ≈ 54s (odczytane z wykresu) – t_o = 44s

pomiar ten miał zatem 44 sekundowe opóźnienie

V Przykładowe obliczenia niepewności rezystancji oraz temperatury:

Obliczenia dotyczą 8 wiersza w tabeli 1

ΔR=0,2%rdg + 10dgt

ΔR= 0,002*107,31+ 10*0,01 = 0,31462 ≈ 0,32 [Ω]

δR = $\frac{\text{ΔR}}{R} = \ \frac{0,31462}{107,31}*100\%$=0,29318796% ≈ 0,30%

δ T = δ R

VI Wnioski:

- Na wpływ pomiaru ma znaczenie osłonka czujnika. Przy pomiarach związanych z temperaturą wody różnica opóźnienia dla czujnika bez osłonki i czujnika z osłonką wynosi około 5 sekund – pomiar bez osłonki przebiegał zatem dwukrotnie szybciej.

- W przypadku pomiaru dla powietrza opóźnienie jest bardzo wysokie. Dzieje się tak, ponieważ powietrze jest doskonałym izolatorem, a także ma dużo mniejszą gęstość niż woda. Ponadto czujnik przekłamał temperaturę dla pomiaru ciepła woda – powietrze. Spowodowane to było najprawdopodobniej pozostaniu kropel wody na czujniku.