Měření teploty

Měření teploty

ČVUT – FEL, Praha

Sieger, 2008

* Kelvinova 0K, absolutní nula

* Celsiova y °C = x K + 273,15

* Fahrenheitova y °F = x 9/5 °C + 32

* Reamurova

* Rankinova

* Newton

* Romerova

* Delislova

Teplotní stupnice

Teplota I

Kelvin Celsius Fahrenheit

Měření teploty

0 K - Kelvinů, absolutní nula, ustává pohyb atomů

E = 1/2 * k Tenergie částice s jedním stupněm volnosti

Teplota je interval nutno zvolit kalibrační body

Kelvinova teplotní stupnice

Druhý pevný bod:

Základní bod: ustává tepelný pohyb

3 01 K=273,16T T

Kalibrační body

* trojný bod vody 0°C

* var vody 100°C

* trojné body prvků

H2, He, S, Pt, Au, Ge

viz norma ITS90

Teplotní čidla

Čidla• odporová• termoelektrická• polovodičová• infrateploměry• krystalová

Bolometry - měří celkovou hustotu výkonu dopadajícího záření

Planckův vyzařovací zákon

[W m-2 sr-1 m-1]

Planckův vyzařovací zákon - shrnutí

Šedé těleso - emisivita

Kirchhoffův zákon vyzařováníspektrální pohltivost a emisivita libovolné látky jsou si rovny.

Stefan-Boltzmanův zákon

= q = T4

emisivita zohledňuje záření šedého tělesa= 0 ;1= 1 pro černé těleso

Stefan-Boltzmanova konstanta = 5,67 ·10-8 W m-2 K-4

přes všechny vlnové délky

q .. hustota výkonu [W m-2]

T .. teplota tělesa [K]

záření absolutně černého tělesa

Wienův posunovací zákon

b·T

b = 2,9 · 10-3 K m

Sluneční záření

R=R0(1+) [K-1] je teplotní součinitel odporu R0 odpor při teplotě 0 °C

Platinové teploměry Pt100, Pt1000R =R0 [1 + A + B2 + C3 ( -100)]

A = 3,90802x10-3 K-1 B = -5,802x10-7 K-2 C = -4,27350x10-12 pro < 0 °C, resp. C=0 pro >0 °C. Chyba linearity pro rozsah teplot od 0 °C do 100 °C činí asi 1,45·10-3 R0 tedy cca 0,15 °C.

Kovové teploměry - Pt, Ni

Tolerance Pt standardních měřících odporů dle IEC

Závislost odporu (resp. R/R0) Pt senzoru na teplotě – modrá křivka, červená přímka je zde pro zvýraznění nelinearity

.

Závislost tolerance Ni odporových senzorů na teplotě

Materiál čidla

Základní odporR0 []

Poměr odporůW100

Měřicí rozsah[°C]

Teplotní součinitel odporu

·10-3 [K-1]

Pt 100 1,3850 -200 až 850 3,85 až 3,93

Ni 100 1,6180 -60 až 180 (250) 6,17 až 6,70

Cu 100 1,4260 -200 až 200 4,26 až 4,33

Monokrystalické Si senzory