Wzorcowanie mierników temperatur Błędy pomiaru temperatury



Podobne dokumenty
Pomiar temperatury termoelementami

CECHOWANIE TERMOELEMENTU Fe-Mo I WYZNACZANIE PUNKTU INWERSJI

nastawa temperatury Sprawd zany miernik Miernik wzorcowy

Czujniki temperatur, termopary

Temat nr 3: Pomiar temperatury termometrami termoelektrycznymi

Pomiar temperatury termoelementami rezystancyjnymi metalowymi i półprzewodnikowymi

INSTRUKCJA OBSŁUGI DT-3610B / DT-3630

Ćwiczenie 14. Sprawdzanie przyrządów analogowych i cyfrowych. Program ćwiczenia:

WAT - WYDZIAŁ ELEKTRONIKI INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH. Przedmiot: CZUJNIKI I PRZETWORNIKI Ćwiczenie nr 1 PROTOKÓŁ / SPRAWOZDANIE

Uwaga. Łącząc układ pomiarowy należy pamiętać o zachowaniu zgodności biegunów napięcia z generatora i zacisków na makiecie przetwornika.

Ćwiczenie 15. Sprawdzanie watomierza i licznika energii

ĆWICZENIE 5. POMIARY NAPIĘĆ I PRĄDÓW STAŁYCH Opracowała: E. Dziuban. I. Cel ćwiczenia

Sprawdzenie narzędzi pomiarowych i wyznaczenie niepewności rozszerzonej typu A w pomiarach pośrednich

CHY 513 TERMOMETR I KALIBRATOR DO SOND K/J/T/E

LABORATORIUM ELEKTRONIKA. I. Scalony, trzykońcówkowy stabilizator napięcia II. Odprowadzanie ciepła z elementów półprzewodnikowych

Analiza korelacyjna i regresyjna

ZAKŁAD ELEKTRYCZNY Laboratorium Wielkości Elektrycznych Małej Częstotliwości Robert Rzepakowski

SPÓJNOŚĆ POMIAROWA JAKO NARZĘDZIE ZAPEWNIENIA JAKOŚCI. mgr inż. Piotr Lewandowski

Precyzja i wiarygodność. Laboratorium Pomiarowe

Pomiar wielkości nieelektrycznych: temperatury, przemieszczenia i prędkości.

Precyzja i wiarygodność. Laboratorium Pomiarowe

Termodynamika. Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki I rok inż. Pomiary temperatury Instrukcja do ćwiczenia

Laboratorium Metrologii I Nr ćwicz. Ocena dokładności przyrządów pomiarowych 3

LABORATORIUM TERMODYNAMIKI ĆWICZENIE NR 3 L3-1

INSTRUKCJA OBSŁUGI TERMOMETR CYFROWY

POMIARY TEMPERATURY I

Przetwarzanie AC i CA

EFEKT FOTOELEKTRYCZNY ZEWNĘTRZNY

INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI POLITECHNIKI ŁÓDZKIEJ BADANIE PRZETWORNIKÓW POMIAROWYCH

POMIARY CIEPLNE KARTY ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH V. 2011

SPECYFIKACJA PRZETWORNIK RÓŻNICY CIŚNIEŃ DPC250; DPC250-D; DPC4000; DPC4000-D

Termodynamika. Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki II rok inż. Pomiar temperatury Instrukcja do ćwiczenia

Ćwiczenie 1 ANALIZA TERMICZNA STOPÓW METALI *

Wzorcowanie termometrów i termopar

SPRAWDZANIE I WZORCOWANIE APARATURY POMIAROWEJ

KALIBRATORY SOND TEMPERATUROWYCH

wzmacniacz pomiarowy dla czujników temperatury 1-kanałowy IM34-11EX-CI/K60

Pomiar podstawowych parametrów liniowych układów scalonych

Przetwarzanie A/C i C/A

Laboratorium wzorcowania: - wzorcowanie przyrządów do pomiaru długości i kąta - wzorcowanie przyrządów do pomiaru ciśnienia i temperatury

ε (1) ε, R w ε WYZNACZANIE SIŁY ELEKTROMOTOTYCZNEJ METODĄ KOMPENSACYJNĄ

WYZNACZENIE CHARAKTERYSTYK STATYCZNYCH PRZETWORNIKÓW POMIAROWYCH

Sposób wykorzystywania świadectw wzorcowania do ustalania okresów między wzorcowaniami

INSTRUKCJA OBSŁUGI. p400/p410

INSTRUKCJA OBSŁUGI M-320 #02905 KIESZONKOWY MULTIMETR CYFROWY

Ćw. 8: OCENA DOKŁADNOŚCI PRZYRZĄDÓW POMIAROWYCH

ŚWIADECTWO WZORCOWANIA

WZORCOWANIE URZĄDZEŃ DO SPRAWDZANIA LICZNIKÓW ENERGII ELEKTRYCZNEJ PRĄDU PRZEMIENNEGO

SENSORY i SIECI SENSOROWE

Podstawy Badań Eksperymentalnych

PODSTAWY AUTOMATYKI I. URZĄDZENIA POMIAROWE W UKŁADACH AUTOMATYCZNEJ REGULACJI. Ćwiczenie nr 1 WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK STATYCZNYCH

PRZETWORNIK PRĄDOWY PP 2000-pH

Miernik Cęgowy Extech EX730, CAT III 600 V

Przetwornik ciśnienia Rosemount 951 do suchego gazu

Politechnika Wrocławska

ŚWIADECTWO WZORCOWANIA 1)

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 121: Termometr oporowy i termopara

Sprawozdanie z ćwiczenia na temat. Badanie dokładności multimetru cyfrowego dla funkcji pomiaru napięcia zmiennego

AX-850 Instrukcja obsługi

2. CHARAKTERYSTYKI TERMOMETRYCZNE TERMOELEMENTÓW I METALOWYCH OPORNIKÓW TERMOMETRYCZNYCH

INSTRUKCJA OBSŁUGI BEZPRZEWODOWY POMIAR TEMPERATURY

Zakład Zastosowań Elektroniki i Elektrotechniki

Układ pomiaru temperatury termoelementem typu K o dużej szybkości. Paweł Kowalczyk Michał Kotwica

WZORCE I PODSTAWOWE PRZYRZĄDY POMIAROWE

HC1 / HC2. Regulator temperatury

Elcometer 212. Instrukcja obsługi. Cyfrowego termometru kieszonkowego

Uśrednianie napięć zakłóconych

Laboratorium Elementów i Układów Automatyzacji

ZASADA DZIAŁANIA miernika V-640

OBSŁUGA ZASILACZA TYP informacje ogólne

POMIAR TEMPERATURY TERMOLEMENTAMI I TERMOMETRAMI REZYSTANCYJNYMI

ĆWICZENIE 6 POMIARY REZYSTANCJI

Miernictwo - W10 - dr Adam Polak Notatki: Marcin Chwedziak. Miernictwo I. dr Adam Polak WYKŁAD 10

Ćwiczenie 3 Temat: Oznaczenia mierników, sposób podłączania i obliczanie błędów Cel ćwiczenia

Metrologia cieplna i przepływowa

SPRAWDZANIE MIKROMIERZA O ZAKRESIE POMIAROWYM: mm

Uniwersalny kalibrator DIGISTANT Typ 4420

PODSTAWOWA TERMINOLOGIA METROLOGICZNA W PRAKTYCE LABORATORYJNEJ

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

MIERNIKI I WSKAŹNIKI CYFROWE

SYLABUS. Nazwa jednostki prowadzącej Wydział Matematyczno Przyrodniczy Centrum Mikroelektroniki i Nanotechnologii

Wyposażenie Samolotu

Ćwiczenie: "Pomiary rezystancji przy prądzie stałym"

Pomiary Elektryczne Wielkości Nieelektrycznych Ćw. 7

ELEMENTY ELEKTRONICZNE. Układy polaryzacji i stabilizacji punktu pracy tranzystora

Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych. Instrukcja do ćwiczenia III. Pomiar natężenia przepływu za pomocą sondy poboru ciśnienia

Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych. Instrukcja do ćwiczenia II. Wyznaczanie charakterystyk statycznych czujników temperatury

Podstawy fizyki wykład 6

INSTRUKCJA OBSŁUGI TERMOMETR TYPU K. MODELE: 8801 i 8803 WSTĘP

CIE 305P (1-kanał) CIE 307P (2-kanały)

Ćwiczenie 2. Badanie strat odbiciowych i własnych wybranych patchcordów światłowodowych. LABORATORIUM OPTOELEKTRONIKI

Instrukcja obsługi kalibratora napięcia i prądu pętli

Uniwersalny kalibrator DIGISTANT Typ 4423

Piezorezystancyjny czujnik ciśnienia: pomiar i wyznaczenie parametrów metrologicznych czujnika i przetwornika ciśnienia

Ćwiczenie nr 123: Dioda półprzewodnikowa

wzmacniacz pomiarowy dla czujników temperatury 1-kanałowy IM34-11EX-CI/K60

Interfejs analogowy LDN-...-AN

Ćwiczenie: "Pomiary mocy w układach trójfazowych dla różnych charakterów obciążenia"

Ćw. 18: Pomiary wielkości nieelektrycznych II

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

Transkrypt:

Katedra Termodynamiki, Teorii Maszyn i Urządzeń Cieplnych W9/K2 Miernictwo Energetyczne laboratorium Wzorcowanie mierników temperatur Błędy pomiaru temperatury Instrukcja do ćwiczenia nr 3 Opracował: dr inż. Wiesław Wędrychowicz Wrocław, październik 2015 r.

Wstęp teoretyczny Pomiar temperatury termoparami wymaga zastosowania przetwornika napięcia wytwarzanego przez ogniwo termoelektryczne na wskazanie temperatury. Ze względu na własności termopar a szczególnie nieliniowej zależności siły elektromotorycznej od temperatury (rys.1) oraz jejj zależności od temperatury zimnych końców do zadania przetwornika należy uwzględnienie tych zależności i wskazanie poprawnej temperatury. Schemat podłączenia termopary do przetwornika przedstawionoo na rysunkuu 2 W celu sprawdzenia poprawności wskazań przetwornikaa stosuje sięę wzorcowanie przy wykorzystaniu kalibratora zastępującego termoparę. Wzorcowanie przyrządu w pierwszym kroku ustalaa zależność pomiędzy odwzorowywanymi przez wzorzec pomiarowy wartościami wielkości wraz z ichh niepewnościami pomiaru, a odpowiadającymi im wskazaniami wraz z ich niepewnościami, a w drugim kroku wykorzystuje tę informację do ustalenia zależności pozwalającej uzyskaćć wynik pomiaru na podstawie wskazania. Celem wzorcowania jest określenie kondycji metrologicznej wzorcowanego przyrządu, określającej jego przydatność do wykonywaniaa pomiarów, w tym równieżż przekazywania jednostki miary, lub poświadczenie, że wzorcowany przyrząd spełnia określone wymagania metrologiczne przy czym wynik wzorcowania poświadczany jest w świadectwie wzorcowania. Podczas wzorcowania musi być zachowana spójność pomiarowa, czyli nieprzerwany ciąg odniesień do wzorca krajowego lub międzynarodowego. Kalibrator jest symulatorem napięć termodynamicznych z zakodowaną charakterystyką danego typu termopary t lub kilku typów. Nastawiając wzorcową temperaturę w kalibratorze uzyskuje się na jego zaciskach napięcie odpowiadające napięciu termopary w tej temperaturze. Kalibrator wyposażony y jest w układ stałej temperatury odniesienia 0 C i w układ automatycznej kompensacji temperatury zacisków w zakresie 0-60 C. Rys. 1 Charakterystyki różnych typów termopar. Typowyy sposób podłączenia termopary do przetwornika S t m Przetwornik C Rys. 2 Układ podłączenia termopary do przetwornika. 2 Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczno-Energetyczny, Katedra Termodynamiki, Teorii Maszynn i Urządzeń Cieplnych

Zasada działania kalibratora polega na wytwarzaniu napięć termoelektrycznych w układzie złożonym z precyzyjnego wieloobrotowego potencjometru i wzmacniacza. Wyjście wzmacniacza połączone jest z zaciskami wyjściowymi kalibratora, do których przyłączany jest sprawdzany termoelektryczny miernik temperatury. Napięcie wyjściowe kalibratora mierzone jest za pomocą wewnętrzneg go cyfrowego miernika temperatury złożonego z przetwornika napięcie-kod i wyświetlacza. Nieliniowa charakterystc tyka przetwornika napięcie-kod zależna jest od typu termoelementu S, J lub K. Kalibratorr Przetwornik C C Rys. 3 Układ podłączenia kalibratora do przetwornika. W przypadku pracy z automatyczną kompensacją temperatury dodatkowo do jednego z zacisków sprawdzanego miernika jest dołączona końcówka sondy kalibratora (sprzężenie termiczne. Temperatura zacisku sprawdzanego miernika jest przetwarzana w napięcie sumowane z napięciem wyjściowym kalibratora. Wynik sumowania jest przetwarzany na kod i wyświetlany na wyświetlaczu. Przetwornik t0-napięcie, układ u sumujący, przetwornik napięcie-kod i wyświetlacz tworzą wewnętrzny cyfrowy miernik temperatury z automatyczną kompensacją. Kalibracja Kalibrację czujników temperatury wykonuje się wówczas, gdy na podstawie norm lub wymogów prawnych konieczne jest zapewnienie zgodności z przepisami międzynarodowymi. Normy jakościowe i normy bezpieczeństwa zgodne z DIN EN ISO 9000 wymagają, by wszystkie środki miernicze i kontrolnee koniecznee dla zapewnienia odpowiedniej jakości poddawane były kalibracji pod kątem spełnienia norm krajowych i międzynarodowych opartych na jednostkach SI. Ponadto, kalibracja może być konieczna w sytuacjach, gdy wymagane jest zapewnienie mniejszej tolerancji (większej dokładności pomiarowej) niż ta wymagana na mocy normy DIN EN 60751, lub też w celu kontroli długoterminowego działania czujnika temperatury. Kalibracja oznacza, że konieczne jest ustalenie poziomu odchyleń pomiarowych na całym czujnikuu temperatury lub łańcuchu pomiarowym (czujnik i przetwornik). W czasie kalibracji nie dokonuje się żadnej zmiany badanego materiału. W urządzeniach pomiarowych w czasie dokonywania pomiaru ustalana jest różnica pomiędzy temperaturą wskazywaną przez urządzenie pomiarowe a wartością referencyjną. Nie dokonujee się żadnych zmian w samym urządzeniu pomiarowym, np. przestawien nie punktu uznawanego o za punkt zerowy. Kalibracja czujników temperatury odbywa się na dwa sposoby: kalibracja w stałych punktach pomiarowych oraz kalibracja według metody porównawczej. Kalibracja w stałych punktach pomiarowych Kalibracja w stałych punktach pomiarowych stosowana jest przede wszystkim w normalnych termometrach oporowych typu Pt zgodnych z ITS 90 (Międzynarodowaa skala temperatury z 1990 r.). Stałe punkty pomiarowe to punkty fazowe najczystszych substancji (punkt krystalizacji, topnienia i punkt potrójny). 3 Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczno-Energetyczny, Katedra Termodynamiki, Teorii Maszynn i Urządzeń Cieplnych

Pomiar temperatury w stałych punktach pomiarowych odbywa się w cieczy lub w pionowym piecu wielostrefowym. Temperatura w stałych punktach pomiarowych może być mierzona z wykorzystaniem otwartego lub zamkniętego zbiornika szklanego, zawierającego odpowiedni materiał (wodę lub metal) w najczystszej formie >99,9999%. Kalibracja w stałych punktach pomiarowych odbywa się w temperaturach od 0,01 C (punkt potrójny wody) a 921 C z dokładnością od 0,5mK do 5mK. Kalibracja w stałych punktach pomiarowych wiąże się z dużymi nakładami czasowymi i sprzętowymi, dlatego też tego rodzaju kalibrację przeprowadza się w państwowych punktach referencyjnych i kilku laboratoriach kalibracyjnych DKD. Kalibracja według metody porównawczej Większość czujników temperatury stosowanych w przemyśle poddawana jest kalibracji według metody porównawczej. W porównaniu z kalibracją w stałych punktach pomiarowych, kalibracja według metody porównawczej jest znacznie prostsza w realizacji. W czasie kalibracji badane materiały umieszczane są w cieczy lub w piecu kontrolnym wraz z jednym lub dwoma zwykłymi termometrami. Ciecze wykorzystywane do kalibracji obejmują następujące substancje: etanol (od -100 C do 0 C), woda (0 C do 99 C), olej silikonowy (50 C do 250 C), mieszaniny soli (180 C do 630 C), cyna (250 C do 630 C). Pomiary porównawcze w piecu kontrolnym można wykonywać do temperatury 1600 C. Badane materiały oraz termometry referencyjne umieszczane są w strefie o jednolitej i stałej temperaturze. Badane materiały umieszczane są w instalacji kontrolnej w taki sposób, aby wyeliminować jakąkolwiek możliwość błędu wynikającego z rozproszenia ciepła. Przed dokonaniem kalibracji, badane materiały badane są pod kątem funkcjonalnym i izolacyjnym zgodnie z normą DIN EN 60751. Referencyjnymi urządzeniami pomiarowymi są termometry oporowe typu Pt lub termopary, które zostały skalibrowane w państwowym punkcie kontrolnym lub w laboratorium DKD. Po stabilizacji cieczy lub pieca kontrolnego badane materiały poddawane są pomiarowi z porównaniem z termometrami referencyjnymi. Wyniki kalibracji potwierdzane są odpowiednim certyfikatem kalibracji. Stanowisko pomiarowe Stanowisko pomiarowe przedstawiono na rysunku 4. 3 2 1 Rys. 4. Stanowisko pomiarowe W skład stanowiska pomiarowego wchodzą następujące elementy i urządzenia: 4 Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczno-Energetyczny, Katedra Termodynamiki, Teorii Maszyn i Urządzeń Cieplnych

1. Kalibrator symulujący termopary typu S, J i K 2. Puszka przełącznikowa 3. Wzorcowane przetworniki temperatury Przebieg ćwiczenia 1. Sprawdzić typ przetworników (dla jakiego typu termopary są przeznaczone). Sprawdzić poprawność podłączeń szczególnie biegunowość oznaczoną kolorami czerwonym i czarnym. 2. Ustawić przełącznik na puszcze przełącznikowej (2) w pozycję A, 3. Ustawić na kalibratorze wciśnięte przyciski: Cal tryb kalibracji, t 0 tryb automatycznej kompensacji temperatury zacisków, S, J lub K odpowiedni typ symulowanej termopary 4. Włączyć kalibrator (1) i nastawić temperaturę wzorcową 100 C. 5. Na przetworniku A (3) po ustaleniu się wskazania odczytać temperaturę. 6. Nastawiać kalibrator na kolejne temperatury zwiększając co 50 C aż do ostatniego pomiaru z zakresu przetwornika. 7. Nastawić temperaturę wzorcową 100 C. 8. Wyłączyć kalibrator. 9. Ustawić przełącznik na puszcze przełącznikowej (2) w pozycję B, 10. Włączyć kalibrator (1) 11. Na przetworniku B (3) po ustaleniu się wskazania odczytać temperaturę. 12. Nastawiać kalibrator na kolejne temperatury zwiększając co 50 C aż do ostatniego pomiaru z zakresu przetwornika. 13. Nastawić temperaturę wzorcową 100 C. 14. Wyłączyć kalibrator. 15. Podłączyć drugą parę przetworników temperatury do puszki przełącznikowej (zwrócić uwagę na biegunowość oznaczoną kolorami) 16. Powtórzyć czynności z p. od 3 do 14. Sprawozdanie: Sporządzić wykres błędu pomiaru temperatury w funkcji temperatury dla każdego przetwornika. Wnioski 5 Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczno-Energetyczny, Katedra Termodynamiki, Teorii Maszyn i Urządzeń Cieplnych

Ćwiczenie nr 3. Miernictwo Energetyczne Protokół pomiarowy z dnia Temperatura otoczenia: C, termopara: typ.. termopara: typ.. t wz t A t B t A t B C C C C C 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 Wykonawcy: Uwagi: 1.... 2.... 3.... 4.... 5.... 6....