CEL ĆWICZENIA:

Celem tego ćwiczenia jest zapoznanie się z metodami pomiaru temperatury w zależności od jej wartości a także dostępności przyrządów pomiarowych. Istotnym celem jest poznanie zasad poprawnego przeprowadzenia pomiaru. Ważnym elementem ćwiczenia jest również interpretacja oraz opracowanie wyników.

WYKAZ ELEMENTÓW:

- Miernik EMT-03 z termoparą

- Miernik EMT-06 z sondą PT-100;

- Woltomierz;

- Omomierz;

- Termistor;

DANE:

temp.	rezyst.	t-rezyst	dioda	tr1	tr2	termo1	termo2
^oC		0,385om/1stC	mV	mV	mV	mV	mV
28,8	112,400	32,21	31,80	34,6	49,7	0,37	0,09
30,3	113,100	34,03	32,60	58,6	69,4	0,35	0,10
32,3	113,670	35,51	53,80	73,1	81,6	0,31	0,14
34,2	115,120	39,27	73,20	90,8	93,6	0,59	0,17
36,0	116,000	41,56	97,80	108,1	108,8	0,59	0,18
37,6	116,800	43,64	116,40	139,0	125,1	0,66	0,20
38,8	117,580	45,66	135,10	150,8	140,7	0,71	0,22
40,2	118,200	47,27	152,60	167,1	155,3	0,78	0,23
41,8	119,140	49,71	170,10	188,1	171,9	0,83	0,24
43,2	119,680	51,12	183,30	205,1	188,4	0,89	0,25
44,7	120,400	52,99	201,30	224,2	205,2	0,95	0,26
46,4	121,200	55,06	218,20	241,8	222,3	0,99	0,27
47,8	121,800	56,62	231,80	256,6	238,5	1,04	0,29
49,1	122,160	57,56	248,50	274,0	255,7	1,07	0,30

WYZNACZANIE BŁĘDU NIELINIOWOŚCI

• Punkty pomiarowe x_i ,y_i

• Wyznaczenie wart. y_i podstawiając y_i = a x_i +b

• Wyznaczenie błędu Δy_i = y_i - y1_i.

Dla termometru elektronicznego

dioda y	y
36,6	-4,0
59,2	-5,4
80,7	-7,5
101,0	-3,2
119,0	-2,6
132,6	2,5
148,4	4,2
166,5	3,6
182,3	1,0
199,2	2,1
218,4	-0,2
234,2	-2,4
248,9	-0,4

WYZNACZANIE BŁĘDU NIELINIOWOŚCI

Dla termometru elektronicznego

Tranzystor1 y	Δy
50,4753	8,1
74,1773	-1,1
96,6942	-5,9
118,026	-9,9
136,9876	2,0
151,2088	-0,4
167,8002	-0,7
186,7618	1,3
203,3532	1,7
221,1297	3,1
241,2764	0,5
257,8678	-1,3
273,2741	0,7

WYZNACZANIE BŁĘDU NIELINIOWOŚCI

Dla termometru elektronicznego

Tranzystor2 y	Δy
59,198	10,2
79,318	2,3
98,432	-4,8
116,54	-7,7
132,636	-7,5
144,708	-4,0
158,792	-3,5
174,888	-3,0
188,972	-0,6
204,062	1,1
221,164	1,1
235,248	3,3
248,326	7,4

WYZNACZANIE BŁĘDU NIELINIOWOŚCI

Dla termometru elektronicznego

Termopara1 y	Δy
0,37034	-0,02034
0,44794	-0,13794
0,52166	0,06834
0,5915	-0,00150
0,65358	0,00642
0,70014	0,00986
0,75446	0,02554
0,81654	0,01346
0,87086	0,01914
0,92906	0,02094
0,99502	-0,00502
1,04934	-0,00934
1,09978	-0,02978

WYZNACZANIE BŁĘDU NIELINIOWOŚCI

Dla termometru elektronicznego

Termopara2 y	Δy
0,11813	-0,01813
0,13833	0,00167
0,15752	0,01248
0,1757	0,00430
0,19186	0,00814
0,20398	0,01602
0,21812	0,01188
0,23428	0,00572
0,24842	0,00158
0,26357	-0,00357
0,28074	-0,01074
0,29488	-0,00488
0,30801	-0,00801

WNIOSKI:

W wykonanym ćwiczeniu używaliśmy przyrządów stykowych, które reagują na temperaturę ośrodka, z którym są połączone cieplnie. Można zauważyć, że dokładność pomiaru zależy od wielkości, przewodności oraz stałej czasowej nagrzewania przetwornika - szczególnie mocno zauważalna była stała czasowa nagrzewania się przetworników, gdyż już po ustaleniu się temperatury w mierzonym ośrodku wskazania przyrządów rosły jeszcze przez pewien czas. Różnice pomiarowe wynikają z niedokładności przyrządów, oraz mogą być wynikiem nie doprowadzenia do wyrównania temperatury sondy z temperaturą wody. Aby zminimalizować błędy tego typu należy stosować przetworniki o jak najmniejszej pojemności cieplnej i zbudowane z materiałów o jak największej przewodności cieplnej. Nie zawsze jest to możliwe do realizacji, gdyż pomiar może odbywać się w środowisku agresywnym w stosunku do materiału, z którego wykonany jest czujnik. W takim przypadku warunkiem koniecznym jest zastosowanie odpowiedniej osłony chroniącej sondę, a co się z tym wiąże wydłużenie czasu potrzebnego na wykonanie poprawnego odczytu.

Analizując wyniki pomiarów, możemy stwierdzić, że pomiary każdą z metod dają wyniki nieznacznie różniące się od siebie - rzędu paru procent wartości mierzonej. Wykonując wykresy zależności rezystancji sondy PT-100 oraz napięcia termopary od temperatury, można stwierdzić, że w badanym przez nas zakresie temperatur charakterystyki te są prawie idealnie liniowe. Natomiast charakterystyka rezystancji termistora od temperatury jest mocno nieliniowa i zbliżona do charakterystyki wykładniczej odwrotnej

Korzystając z metody regresji liniowej uzyskaliśmy wzory pozwalające obliczyć mierzoną temperaturą na podstawie zmierzonego napięcia termopary, czy też rezystancji sondy. Tak obliczona temperatura niewiele różni się od przyjętej za poprawną.

Dla rezystora

dioda y	y
36,3254026	-3,7
49,1619506	4,6
81,8163273	-8,6
101,634156	-3,8
119,650364	-3,3
137,216166	-2,1
151,178727	1,4
172,347771	-2,2
184,508712	-1,2
200,723299	0,6
218,739506	-0,5
232,251662	-0,5
240,358956	8,1

Dla rezystora

Tranzystor1 y	Δy
50,35979	8,2
63,81135	9,3
98,03022	-7,2
118,7975	-10,7
137,6769	1,3
156,0843	-5,3
170,7158	-3,6
192,8991	-4,8
205,6427	-0,5
222,6341	1,6
241,5135	0,3
255,673	0,9
264,1687	9,8

Dla rezystora

Tranzystor2 y	Δy
59,31161	10,1
70,7008	10,9
99,67331	-6,1
117,2566	-8,5
133,2415	-8,1
148,8267	-8,1
161,2149	-5,9
179,9971	-8,1
190,7868	-2,4
205,1732	0,0
221,158	1,1
233,1466	5,4
240,3398	15,4

Dla rezystora

Termopara1 y	Δy
0,367179	-0,01718
0,411595	-0,10159
0,524582	0,06542
0,593153	-0,00315
0,655491	0,00451
0,71627	-0,00627
0,764582	0,01542
0,837829	-0,00783
0,879906	0,01009
0,93601	0,01399
0,998348	-0,00835
1,045101	-0,00510
1,073153	-0,00315

Dla rezystora

Termopara2 y	Δy
0,118803	-0,01880
0,130351	0,00965
0,159727	0,01027
0,177556	0,00244
0,193764	0,00624
0,209566	0,01043
0,222127	0,00787
0,241171	-0,00117
0,252112	-0,00211
0,266699	-0,00670
0,282906	-0,01291
0,295062	-0,00506
0,302356	-0,00236

---