POLITECHNIKA POZNAŃSKA INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI PRZEMYSŁOWEJ ZAKŁAD TECHNIKI ŚWIETLNEJ I ELEKTROTERMII
Ćwiczenie nr 2. Temat: Charakterystyki termometryczne termoelementów i metalowych oporników termometrycznych
Rok akad. 2012/2013 Wydział Elektryczny Studia stacjonarne Grupa E4/2

1.Schemat pomiarowy.

Nastawiona wartość temperatury utrzymywana jest poprzez regulator temperatury sterujący stycznikiem, którego styki czynne połączone są z elementem grzejnym pieca. Wewnątrz pieca znajdują się spoiny badanych termoelementów, opornik termometryczny oraz wzorcowy termoelement. Układ pomiarowy składa się z miliwoltomierza który podłącza sie do wolnych końców w przypadku termoelementów oraz omomierza podłączonego do opornika termometrycznego

2.Wyniki pomiarów.

Badany element	Seria pomiarów
	I
1.	0,28
2.	1,84
3.	2,86
4.	2,05
5.	3,12
6.	126,00

Termoelement: PtRh10-Pt termoelement wzorcowy.

Pierwszy badany element to wzorcowy termoelement. Jest nim PtRh10-Pt. Mając podaną charakterystykę termometryczną takiego termoelementu oraz temperaturę wolnych końców możemy określić temperaturę poszczególnych pomiarów.

Temperatura wolnych końców odczytana za pomocą pirometru wynosiła 24ºC. Jest to nasza temperatura odniesienia. W charakterystykach termometrycznych wynosi ona 0ºC.

Wartość siły termoelektrycznej:	Wartość temperatury [ºC]
odniesienia dla 24ºC E2[mV]	odczytanej E1 [mV]
0,136	0,28
0,136	0,44
0,136	0,55
0,136	0,71
0,136	0,83

Zastosowane wzory:

E=f(t₁-t₂)

gdzie:

t₁-temp. spoiny termoelementu

t₂ -temp. wolnych końców (24 ^oC)

W związku z tym:

E=E₁+E₂

E- siła termoelektryczna

E₁- wartość siły termoelektrycznej odczytana z miernika

E₂- wartość siły termoelektrycznej odczytana z tablic dla temperatury wolnych

końców poszczególnych termoelementów

Przykładowe obliczenie:

t₂=24 ^oC

E₂(t₂=24 ^oC)=0,136 mV

E₁=0,28 mV

E= E₁+E₂= 0,28+0,136=0,416 mV

t₁(E=0,416 mV)= 68 ^oC

3.Określenie badanych termoelementów i opornika termometrycznego.

Po określeniu temperatur w jakich przeprowadzone były pomiary można przystąpić do rozpoznawania badanych termoelementów. Aby to określić stosujemy te same wzory co powyżej

1. Termoelement: NiCr-NiAl.

Wartość siły termoelektrycznej:	Wartość temperatury [ºC]
odniesienia dla 24ºC E2[mV]	odczytanej E1 [mV]
0,960	1,84
0,960	2,78
0,960	3,45
0,960	4,37
0,960	5,07

1. Termoelement: Fe-Kopel.

Wartość siły termoelektrycznej:	Wartość temperatury [ºC]
odniesienia dla 24ºC E2[mV]	odczytanej E1 [mV]
1,31	2,86
1,31	4,02
1,31	4,87
1,31	6,52
1,31	7,29

1. Termoelement: Cu-Kopel.

Wartość siły termoelektrycznej:	Wartość temperatury [ºC]
odniesienia dla 24ºC E2[mV]	odczytanej E1 [mV]
1,07	2,05
1,07	3,16
1,07	3,94
1,07	5,04
1,07	5,94

1. Termoelement: Chromel-Kopel.

Wartość siły termoelektrycznej:	Wartość temperatury [ºC]
odniesienia dla 24ºC E2[mV]	odczytanej E1 [mV]
1,57	3,12
1,57	4,75
1,57	5,93
1,57	7,51
1,57	8,83

1. Opornik termometryczny Pt-100.

Wartość opornośći otrzymanej z pomiarów [Ω]	Wartość temperatury [ºC]
126,00	67
134,20	89
138,80	101
147,17	123
153,12	139

4.Zestawienie wyników.

W tabelce poniżej zestawione są wyniki uzyskanych temperatur badanych termoelementów i oporników termometrycznych oraz na wykresie porównane do termoelementu wzorcowego PtRh10-Pt.

Wartość temperatury [ºC]
PtRh10-Pt
68
90
106
127
142

5.Wnioski.

W ćwiczeniu tym badaliśmy właściwości termoelementów oraz opornika termometrycznego. Badania polegały na pomiarach siły elektromotorycznej (dla termoelementów) oraz rezystancji (dla opornika termometrycznego). Mieliśmy dane 6 elementów- 5 termoelementów oraz 1 opornik termometryczny. Na podstawie wzorcowego termoelementu określiliśmy temperatury spoiny dla wszystkich przypadków pomiarowych. Do tego znamy temperaturę wolnych końców oraz charakterystykę termometryczną, mierząc napięcie pomiędzy dwoma wolnymi końcami. Po porównaniu uzyskanych wartości z danymi tablicowymi możemy określić rodzaj badanego termoelementu. Wartości siły termoelektrycznej zmierzonej należało zsumować z wartością siły termoelektrycznej dla temperatury odniesienia. Dla tak otrzymanych wartości siły termoelektrycznej wykreśliliśmy charakterystyki: dla termoelementów E=f(t) oraz dla opornika termometrycznego R=f(t). porównując tak wykreślone charakterystyki z charakterystykami znormalizowanymi zauważyliśmy, że pokrywają się ze sobą, co świadczy o dokładności tej metody przy wyznaczeniu charakterystyk.

Drobne niedokładności wynikają przede wszystkim z właściwości (nieczystość chemiczna) materiałów zastosowanych do budowy termoelementów.

Porównując natomiast jakie temperatury, na podstawie charakterystyk termometrycznych, podają poszczególne termoelementy można zauważyć, że większość prawie pokrywają się z charakterystyką wzorca. Powyżej temperatury 90ºC charakterystyki te już znaczniej odbiegają od wzorcowej. Na całej długości badanego przez nas zakresu najbliżej wzorca temperatury można było obliczyć z Chromel-Kopel i Cu-Kopel, trochę większe różnice wychodziły dla Fe-Kopel, a największe, w szczególności w wyższych temperaturach, dla NiCr-NiAl oraz opornika termometrycznego Pt100.