2. CHARAKTERYSTYKI TERMOMETRYCZNE TERMOELEMENTÓW I METALOWYCH OPORNIKÓW TERMOMETRYCZNYCH

Podobne dokumenty
4. BADANIE TERMOMETRÓW TERMOELEKTRYCZNYCH

POMIAR TEMPERATURY TERMOLEMENTAMI I TERMOMETRAMI REZYSTANCYJNYMI

Temat nr 3: Pomiar temperatury termometrami termoelektrycznymi

WYBRANE ELEKTRYCZNE CZUJNIKI-PRZETWORNIKI TEMPERATURY

KONDUKCYJNA WYMIANA CIEPŁA - STYKOWY POMIAR TEMPERATURY

Czujniki temperatur, termopary

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

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

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

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

Ćwiczenie 3 Czujniki temperatury

Wzorcowanie termometrów i termopar

SPRAWDZANIE I WZORCOWANIE APARATURY POMIAROWEJ

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

Ćwiczenie. Elektryczne metody pomiaru temperatury

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

INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI POLITECHNIKI ŁÓDZKIEJ BADANIE PRZETWORNIKÓW POMIAROWYCH

POMIARY TEMPERATURY I

Ćwiczenie 1 ANALIZA TERMICZNA STOPÓW METALI *

POMIARY REZYSTANCJI. Cel ćwiczenia. Program ćwiczenia

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 1. Połączenia szeregowe oraz równoległe elementów RC

POMIARY ELEKTRYCZNE WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH 2

POMIARY ROZKŁADU TEMPERATURY

Ćwiczenie nr 5: BADANIE CHARAKTERYSTYK TEMPERATUROWYCH REZYSTANCYJNYCH ELEMENTÓW ELEKTRONICZNYCH

POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI TEORETYCZNEJ I SYSTEMÓW INFORMACYJNO-POMIAROWYCH

Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki

Badanie trójfazowych maszyn indukcyjnych: silnik klatkowy, silnik pierścieniowy

BEZSTYKOWE POMIARY TEMPERATURY

POMIARY TEMPERATURY. 1. Cel ćwiczenia. 2. Przebieg ćwiczenia. 3. Pomiar temperatury.

WYDZIAŁ PPT / KATEDRA INŻYNIERII BIOMEDYCZNE D-1 LABORATORIUM Z MIERNICTWA I AUTOMATYKI Ćwiczenie nr 9. Czujniki temperatury

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Temperaturowa charakterystyka termistora typu NTC

POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Elektryczny Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych

Pomiary podstawowych wielkości elektrycznych prądu stałego i przemiennego

Kontrola procesu spalania

Projektowanie systemów pomiarowych

Badanie ograniczników przepięć

nazywamy mostkiem zrównoważonym w przeciwieństwie do mostka niezrównoważonego, dla którego Z 1 Z 4 Z 2 Z 3. Z 5

Wzorcowanie mierników temperatur Błędy pomiaru temperatury

NAGRZEWANIE ELEKTRODOWE

BADANIE WŁAŚCIWOŚCI PRZETWORNIKÓW DO POMIARU TEMPERATURY

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA LABORATORIUM POMIARÓW WIELKOSCI NIEELEKTRYCZNYCH. Instrukcja do ćwiczenia. Pomiary temperatur metodami stykowymi.

CECHOWANIE TERMOELEMENTU Fe-Mo I WYZNACZANIE PUNKTU INWERSJI

Ćwiczenie 7. Układ dwuskładnikowy równowaga ciało stałe-ciecz.

Wyznaczanie wielkości oporu elektrycznego różnymi metodami

SPRAWDZENIE PRAWA OHMA POMIAR REZYSTANCJI METODĄ TECHNICZNĄ

WYZNACZANIE ZMIAN TERMICZNYCH REZYSTANCJI METALI I PÓŁPRZEWODNIKÓW

Termometr oporowy i termopara

POMIAR NAPIĘCIA STAŁEGO PRZYRZĄDAMI ANALOGOWYMI I CYFROWYMI. Cel ćwiczenia. Program ćwiczenia

Ć wiczenie 2 POMIARY REZYSTANCJI, INDUKCYJNOŚCI I POJEMNOŚCI

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

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

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

Pomiar wielkości nieelektrycznych: temperatury, przemieszczenia i prędkości.

Pomiar indukcyjności.

WIROWYCH. Ćwiczenie: ĆWICZENIE BADANIE PRĄDÓW ZAKŁ AD ELEKTROENERGETYKI. Opracował: mgr inż. Edward SKIEPKO. Warszawa 2000

POMIARY ELEKTRYCZNE WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH 2

Temperatura, PRZYRZĄDY DO POMIARU TEMPERATURY

1 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych Laboratorium Metrologii I. Grupa. Nr ćwicz.

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 13

Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Dwiczenie 2. Elementy termoelektryczne

POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI INSTYTUT MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH LABORATORIUM ELEKTRYCZNE. Obwody nieliniowe.

SERIA II ĆWICZENIE 2_3. Temat ćwiczenia: Pomiary rezystancji metodą bezpośrednią i pośrednią. Wiadomości do powtórzenia:

teoretyczne podstawy działania

POMIAR KONDUKTYWNOŚCI ELEKTRYCZNEJ MATERIAŁÓW PRZEWODOWYCH

POLITECHNIKA OPOLSKA

Ćwiczenie 3 WPŁYW NASŁONECZNIENIA I TECHNOLOGII PRODUKCJI KRZEMOWYCH OGNIW FOTOWOLTAICZNYCH NA ICH WŁASNOŚCI EKSPLOATACYJNE

Katedra Energetyki. Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Badanie kabli wysokiego napięcia

symbol miernika amperomierz woltomierz omomierz watomierz mierzona

Pomiar wielkości nieelektrycznych: temperatury, przemieszczenia i prędkości

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI Badanie transformatora jednofazowego

nastawa temperatury Sprawd zany miernik Miernik wzorcowy

METROLOGIA EZ1C

BADANIE DIOD PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

Ćwiczenie 8 Temat: Pomiar i regulacja natężenia prądu stałego jednym i dwoma rezystorem nastawnym Cel ćwiczenia

LABORATORIUM TECHNIKA CYFROWA BRAMKI. Rev.1.0

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 2

ĆWICZENIE NR 7. Badanie i pomiary transformatora

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTYTUT FIZYKI. Temperaturowa zależność statycznych i dynamicznych charakterystyk złącza p-n

Wytrzymałość udarowa powietrza

Bierne układy różniczkujące i całkujące typu RC

Analiza korelacyjna i regresyjna

CHARAKTERYSTYKA PIROMETRÓW I METODYKA PRZEPROWADZANIA POMIARÓW

Czujniki temperatury

Ćwiczenie: "Pomiary rezystancji przy prądzie stałym"

EMT-133. Elektroniczny miernik temperatury. Instrukcja obsługi. Karta gwarancyjna

Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 13

Ć w i c z e n i e 1 POMIARY W OBWODACH PRĄDU STAŁEGO

Grupa: Zespół: wykonał: 1 Mariusz Kozakowski Data: 3/11/ B. Podpis prowadzącego:

4.8. Badania laboratoryjne

Rozkład napięcia na łańcuchu izolatorów wiszących

Ćwiczenie nr 4. Badanie filtrów składowych symetrycznych prądu i napięcia

Cechowanie termopary i termistora

Wyznaczanie krzywej ładowania kondensatora

POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI INSTYTUT MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH. Pomiary temperatur. Laboratorium miernictwa

LABORATORIUM TERMODYNAMIKI ĆWICZENIE NR 3 L3-1

Pomiary Elektryczne Wielkości Nieelektrycznych Ćw. 7

Transkrypt:

2. CHARAKTERYSTYKI TERMOMETRYCZNE TERMOELEMENTÓW I METALOWYCH OPORNIKÓW TERMOMETRYCZNYCH 2.1. Cel ćwiczenia: zapoznanie się ze zjawiskami fizycznymi, na których oparte jest działanie termoelementów i oporników termometrycznych; zapoznanie się z rodzajami termoelementów i oporników termometrycznych; rozpoznanie termoelementów i oporników termometrycznych na podstawie ich charakterystyk termometrycznych. 2.2. Wiadomości podstawowe Termoelementy i oporniki termometryczne są elementami termometrów termoelektrycznych i rezystancyjnych, przetwarzającymi wielkości cieplne na wielkości elektryczne. Termoelementami nazywamy połączone na jednym końcu dwa róŝne materiały, takie jak: metale czyste, stopy metali, niemetale. Części składowe termoelementu pokazane są na rysunku 2.1. JeŜeli spoinę pomiarową termoelementu umieścimy w innej temperaturze niŝ temperatura, w jakiej znajdują się jego wolne końce, to między wolnymi końcami termoelementu pojawi się siła termoelektryczna E. Ta siła termoelektryczna jest składową dwu sił termoelektrycznych: Peltiera występującej w spoinie pomiarowej i Thomsona występującej na termoelektrodach. W technice pomiarowej interesuje nas sumaryczna siła termoelektryczna E. 1 3 2 Rys. 2.1. Termoelement: 1 spoina pomiarowa, 2 wolne końce, 3 - termoelektrody Zjawiskami termoelektrycznymi występującymi w termoelemencie rządzą trzy podstawowe prawa: - prawo trzeciego przewodnika mówiące, Ŝe wprowadzenie do obwodu przewodników A i B trzeciego przewodnika C nie wpływa na wartość wypadkowej siły termoelektrycznej pod warunkiem, Ŝe obydwa końce przewodnika C znajdują się w takiej samej temperaturze, - prawo kolejnych przewodników mówiące, Ŝe siła termoelektryczna obwodu złoŝonego z przewodników B i C, przy określonej róŝnicy temperatur obu spoin, równa jest róŝnicy sił termoelektrycznych obwodów, jakie kaŝdy z tych przewodników utworzyłby z metalem A przy tej samej róŝnicy temperatur, - prawo kolejnych temperatur mówiące, Ŝe siła termoelektryczna obwodu o temperaturze spoiny pomiarowej t 1 i temperaturze spoiny odniesienia t 3 równa jest róŝnicy siły termoelektrycznej tego obwodu przy temperaturze odniesienia t 2 i siły termoelektrycznej tego obwodu o temperaturze pomiarowej t 3 i temperaturze spoiny odniesienia t 2. Materiały, z których wykonuje się termoelementy, powinny charakteryzować się wieloma własnościami, pozwalającymi łatwo, dokładnie i powtarzalnie mierzyć, w szerokich granicach, temperatury róŝnych obiektów. Do najczęściej stosowanych termoelementów moŝna zaliczyć: - termoelement platynorod platyna (PtRh 10 Pt), t 1300 o C, t dop 1750 o C, - termoelement platynorod olatynorod (PtRh 30 PtRh 6), t 1600 o C, t dop 1800 o C, - termoelement nikielchrom nikielaluminium (NiCr NiAl), t 1000 o C, t dop 1200 o C, któremu odpowiada termoelement chromel alumel (Ch A), - termoelement miedź konstantan (Cu Konst), t 500 o C, t dop 600 o C, - termoelement Ŝelazo konstantan (Fe Konst), t 700 o C, t dop 900 o C, - termoelement nikielchrom konstantan (NiCr Konst), t 700 o C, t dop 800 o C, któremu odpowiada termoelement chromel kopel (Ch K). W termoelementach wysokotemperaturowych przeznaczonych głównie do pomiaru temperatur powyŝej 1000 o C, termoelektrody wykonuje się z takich pierwiastków, jak: wolfram, molibden, tantal, krzem, węgiel, iryd, rod, ren i inne. Temperatury dopuszczalne dla termoelementów wysokotemperaturowych wahają się w granicach 2000 2700 o C.

Dla kaŝdego z termoelementów, przy stałej temperaturze wolnych końców t 2 istnieje zaleŝność pomiędzy siłą termoelektryczną E a temperaturą spoiny pomiarowej t 1, to znaczy: E = f (t1) (2.1) ZaleŜność tę, zwaną charakterystyką termometryczną, wyznacza się dla róŝnych termoelementów eksperymentalnie i podaje w postaci tablic lub wykresów (najczęściej dla t 2 = 0 o C). Opornikiem termometrycznym nazywa się metalowe uzwojenie rezystancyjne, zmieniające swą rezystancję w funkcji temperatury mierzonej, wsparte na kształtce z materiału izolacyjnego. Do wykonywania uzwojeń oporników termometrycznych uŝywa się najczęściej platyny: - platyna Pt, -200 t 850 o C, t dop 1000 o C, Do najwaŝniejszych własności, jakimi powinny charakteryzować się metale, z których wykonuje się oporniki termometryczne, naleŝy zaliczyć: moŝliwie duŝą zmianę wartości rezystancji w funkcji temperatury, moŝliwie wysoką temperaturę topnienia, stałość własności fizycznych, odporność na wpływy chemiczne i duŝą rezystywność. Oporniki termometryczne oznacza się symbolami pierwiastków, z których są wykonane ich uzwojenia oraz liczbą określającą wartość ich rezystancji w temperaturze 0 o C (np. Pt 100, Pt 10). Charakterystyką termometryczną opornika termometrycznego nazywa się funkcję określającą zaleŝność jego rezystancji od temperatury: R = f (t1) (2.2) Przebieg powyŝszej funkcji wyznacza się dla róŝnych oporników termometrycznych eksperymentalnie i podaje w postaci tablic lub wykresów. W laboratoriach metrologicznych do określania charakterystyk termometrycznych termoelementów i oporników termometrycznych stosuje się termostaty cieczowe i piece oporowe rurowe. Charakterystyki termometryczne najczęściej stosowanych termoelementów i oporników termometrycznych podawane są w tablicach. 2.3. Program ćwiczenia: wyznaczyć wartości = f (t t ) badanych termoelementów, E 1 2 R f (t1 wyznaczyć wartości = ) badanego opornika termometrycznego, rozpoznać badane termoelementy i opornik na podstawie przeprowadzonych pomiarów i znormalizowanych charakterystyk termometrycznych róŝnych termoelementów i oporników termometrycznych. 2.4. Przebieg ćwiczenia: połączyć badany układ zgodnie z rysunkiem 2.2, nagrzewać piec kolejno do temperatur, których wartości nastawiane na regulatorze temperatury wynoszą około: 40, 60, 80, 120, 160, 200 i 240 O C, mierzyć miliwoltomierzem o duŝej rezystancji wewnętrznej siłę termoelektryczną (elektromotoryczną) termoelementu wzorcowego (PtRh10 Pt) i termoelementów badanych oraz mostkiem termometrycznym (Wheatstone`a) rezystancję opornika termometrycznego dla kaŝdej z ww. nastawy temperatury. mierzyć termometrem półprzewodnikowym lub pirometrem temperaturę wolnych końców badanych termoelementów. 8 1 4 5 6 9 ~220 V 2 t 1 7 t 2 9 ~220 V 3 ~220 V Rys. 2.2. Układ pomiarowy: 1 piec, 2 element grzejny, 3 regulator temperatury, 4 termostat, 5 badany opornik termometryczny, 6 badany termoelement, 7 wzorcowy termoelement, 8 mostek termometryczny, 9 miliwoltomierz o duŝej rezystancji wewnętrznej

2.5. Zawartuść sprawozdania: schemat oraz zwięzły opis badanego układu, zestawienie wszystkich pomiarów i obliczeń, przytoczenie wzorów stosowanych do obliczeń, rozpoznanie badanych termoelementów i opornika termometrycznego, wykreślenie na podstawie przeprowadzonych pomiarów charakterystyk termometrycznych badanych O termoelementów (dla t 2 = 0 C ) i opornika termometrycznego i wykreślne porównanie uzyskanych charakterystyk z charakterystykami znormalizowanymi, analiza uzyskanych wyników. Literatura 1. Michalski L., Eckersdorf K., Kucharski J.: Termometria. Przyrządy i metody. Wyd. Pol. Łódzkiej, 1998. 2. Michalski L., Eckersdorf K.: Pomiary temperatury. WNT, Warszawa, 1986 wyd. III. 3. Hauser J.: Elektrotechnika. Podstawy elektrotermii i techniki świetlnej. Wyd. Pol. Poznańskiej, 2006.