ĆW.1: Pomiary temperatury i sprawdzanie termometrów

Cel ćwiczenia.

Poznanie zasad działania i własności przyrządów do pomiaru temperatury, przeprowadzenie pomiarów ustalających charakterystyki termometrów oraz wpływ czynników zewnętrznych na wyniki pomiaru temperatury.

Sprawdzanie termometrów.

Badane przyrządy do pomiaru temperatury:

a) termometr rtęciowy :

- zakres pomiarowy 7 - 306 ⁰C ,

- dokładność1⁰C,

b) termometr platynowy :

- zakres pomiaru 200 - 250 ⁰C,

• dokładność 0,1⁰C,

• typ TOPE3PT 100 W / 0⁰C ,

• PT385

Min. 200

Max. 400

c) termometr oporowy :

- zakres pomiaru 0 - 200 W,

- dokładność 0,1 W,

• typ M890 C+

d) termopara (multimetr ) :

- zakres pomiarowy 100mV,

• dokładność 0,01mV,

• typ V543

Pomiar temperatury za pomocą pirometru częściowego promieniowania.

a) pirometr częściowego promieniowania :

- zakres pomiarowy 800 - 2000⁰C,

- dokładność 20⁰C,

b) woltomierz :

- zakres pomiarowy 300V,

- działka 2V,

- klasa dokładności 2,5,

c)żarówka 150V.

Sprawdzanie termometrów.

Doświadczenie polega na jednoczesnym odczycie wskazań różnych termometrów i przyrządów do pomiaru temperatury zanurzonych w ogrzewanej do temp. wrzenia cieczy. Odczytu pomiaru dokonuje się co 5⁰C jednocześnie na wszystkich termometrach przyjmując punkt odniesienia wskazania termometru wzorcowego.

Pomiar temperatury za pomocą pirometru częściowego promieniowania.

Doświadczenie polega na pomiarze temperatury jaka wytworzyła się w bezpośrednim otoczeniu żarówki metodą bezstykową za pomocą pirometru częściowego promieniowania.

Odczytu temperatury na pirometrze dokonuje się co 10V (zwiększanie napięcia żarówki).

Podstawowe zależności matematyczne:

Błąd przyrządu pomiarowego:

xz = xmax - xmin

gdzie: xz - zakres pomiarowy

Dx_m= (xz k)/100gdzie :,

Dx_m - błąd przyrządu

k - klasa dokładności.

Wyniki pomiarów i obliczeń.

Sprawdzanie termometrów.

L.p.	termopara	Term. Oporowy	term. rtęciowy	term.platynowy
	mV	W	^0C	^0C
1	-0,06	103,8	0	0,04
2	0,54	106,6	17	15,3
3	0,79	108,4	25	22,4
4	1,06	110,5	31	28,9
5	1,24	111,8	36	33,4
6	1,44	113,2	41	38,7
7	1,63	114,5	46	44,1
8	1,80	116,0	51	48,6
9	2,10	117,5	58	56,0
10	2,29	118,9	64	62,5
11	2,61	120,9	71	68,5
12	2,76	122,6	77	75,0
13	3,13	124,1	83	81,5
14	3,38	125,7	89	87,9
15	3,53	127,7	94	92,3
16	3,62	131,3	100	97,7

Wykresy.

Wykres cechowania termometru rtęciowego do platynowego (t_Hg=f(t_Pl)).

Wykres cechowania termopary.

Wykres cechowania termometru oporowego.

Błędy wskazań termometrów:

1. Termometr platynowy

k=0.1oC ; xz= ( 400 - 200 ) = 200 ⁰C

2. Termometr rtęciowy

k =1oC ; xz= ( 306 - 7 ) = 299 oC

3. Termometr oporowy

k=0,1 W ; xz=200 W ; Dx_m =0,2 W

4. Termopara (multimetr )

k=0.01mV ; xz=100mV ; Dx_m =0,01mV

Pomiar temperatury za pomocą pirometru częściowego promieniowania.

L.p.	Woltomierz	Pirometr _1	Pirometr_2	Średnia
	V	oC	oC	oC
1	60	1100	1100	1100
2	70	1180	1200	1190
3	80	1260	1290	1275
4	90	1320	1340	1330
5	100	1420	1420	1420
6	111	1470	1505	1487,5
7	120	1530	1570	1550
8	130	1620	1610	1615
9	140	1700	1700	1700
10	150	1720	1720	1720
11	161	1780	1810	1795
12	170	1860	1890	1875
13	180	1880	1900	1890

Wykres temperatury włókna żarówki w funkcji napięcia dla dwóch pomiarów.

błąd woltomierza wynosi : Dx = 6 V

Wnioski :

Podczas laboratorium zapoznaliśmy się z różnymi przyrządami do pomiaru temperatury (czyli: termometr rtęciowy, oporowy termopara oraz pirometr częściowego promieniowania). Po przeprowadzonych pomiarach i obliczeniach można stwierdzić, że najmniejszy błąd wskazywały termometry wzorcowy, oporowy i termopara . Największy błąd posiadał termometr rtęciowy. Na błędy w odczycie temperatury z poszczególnych termometrów miały wpływ następujące czynniki :

- opóźnienie w odczycie (termopara posiada bardzo małą bezwładność cieplną, termometr

- rtęciowy stosunkowo większą),

- ciśnienie atmosferyczne, które podczas badania wynosiło 763 mmHg,

- odczyt podziałki przez studenta,

Pomiar temperatury przy pomocy pirometru częściowego promieniowania obarczony jest również dużym błędem (wskazują to duże rozbieżności pomiędzy temperaturami odczytanymi przy napięciu rosnącym i malejącym oraz różnice temperatury poszczególnych odczytów).

1

3

---