Osnovi savremene termometrije - old.etfbl.netold.etfbl.net/~aleksej/em/termometrija.pdf · • kapsulni otporni termometri za niske temperature od 13 K do 0 °C • standardni otporni
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
• Kontaktni termometri rade na principuprimjene određene fizičke karakteristikesenzora u zavisnosti od temperature:– rastezanje predmeta u zavisnosti od temperature– promjena otpornosti u zavisnosti od temperature– proizvodnja termoelektričkog napona– mehanička deformacija– promjena gustine– itd.
Univerza v LjubljaniFakulteta za elektrotehniko
• Kontaktni termometri rade na principuprimjene određene fizičke karakteristikesenzora u zavisnosti od temperature:– rastezanje predmeta u zavisnosti od temperature– promjena otpornosti u zavisnosti od temperature– proizvodnja termoelektričkog napona– mehanička deformacija– promjena gustine– itd.
"Kontaktni termometar uvijek mjeri svoju vlastitutemperaturu, koja nije uvijek jednaka temperaturiobjekta mjerenja."
Univerza v LjubljaniFakulteta za elektrotehniko
Izmjerjena temperatura je jednaka temperaturi objektaIzmjerjena temperatura je jednaka temperaturi objektamjerenja jedino ako je između kontaktnog termometra imjerenja jedino ako je između kontaktnog termometra iobjekta mjerenja postignuta termička ravnoteža u skladuobjekta mjerenja postignuta termička ravnoteža u skladusa zakonima termodinamike.sa zakonima termodinamike.
• Standardni platinski otporni termometri suinterpolacijski termometri međunarodne temperaturneskale ITS-90 u području od 13 K do 961 °C.
• Izrađeni su od veoma čiste platinske žice, koja jenavijena na termički izolator.
• Tipična mjerna nesigurnost, koja zavisi odtemperaturnog područja, je od 10 mK u tačkiočvršćavanja srebra (961 °C) do nekoliko desetinki mKu trojnoj tački vode (0,01 °C).
Univerza v LjubljaniFakulteta za elektrotehniko
• Standardni platinski otporni termometri suinterpolacijski termometri međunarodne temperaturneskale ITS-90 u području od 13 K do 961 °C.
• Izrađeni su od veoma čiste platinske žice, koja jenavijena na termički izolator.
• Tipična mjerna nesigurnost, koja zavisi odtemperaturnog područja, je od 10 mK u tačkiočvršćavanja srebra (961 °C) do nekoliko desetinki mKu trojnoj tački vode (0,01 °C).
• Industrijski platinski otporni termometri izrađeni suod platinske žice slabije čistoće i njihova konstrukcijaje mnogo otpornija na mehanička opterećenja
• Tipična mjerna nesigurnost od 10 do 100 mK upodručju od -100 °C do 450 °C.
• Pretvaranje otpornosti u temperaturu otpornosti, utemperaturu se izvodi uz pomoć standarda IEC 751odnosno Callender-van Dusenove jednačine:
Univerza v LjubljaniFakulteta za elektrotehniko
• Industrijski platinski otporni termometri izrađeni suod platinske žice slabije čistoće i njihova konstrukcijaje mnogo otpornija na mehanička opterećenja
• Tipična mjerna nesigurnost od 10 do 100 mK upodručju od -100 °C do 450 °C.
• Pretvaranje otpornosti u temperaturu otpornosti, utemperaturu se izvodi uz pomoć standarda IEC 751odnosno Callender-van Dusenove jednačine:
• Termistori su poluprovodnički elementi, u osnoviizrađeni od različitih keramika (NTC i PTC)
• Glavna karakteristika im je da su u relativnom uskomtemperaturnom području veoma osjetljivi, stabilni iponovljivi,
• Otpornost se pretvara u temperaturu uz pomoćeksponencijalne jednačine:
• Često su termistori upotrebljeni kao senzori udigitalnim indikacijskim termometrima mikroprocesor je zadužen za pretvaranje iz izmjereneotpornosti u temperaturu
Univerza v LjubljaniFakulteta za elektrotehniko
• Termistori su poluprovodnički elementi, u osnoviizrađeni od različitih keramika (NTC i PTC)
• Glavna karakteristika im je da su u relativnom uskomtemperaturnom području veoma osjetljivi, stabilni iponovljivi,
• Otpornost se pretvara u temperaturu uz pomoćeksponencijalne jednačine:
• Često su termistori upotrebljeni kao senzori udigitalnim indikacijskim termometrima mikroprocesor je zadužen za pretvaranje iz izmjereneotpornosti u temperaturu
• Pojava vlastitog zagrijavanja (self-heating) je neposrednopovezana sa načinom mjerenja otpornosti
• Zbog struje koja teče kroz otporni termometar dolazi dovlastitog zagrijavanja
• Otporni termometar mjeri nešto višu temperaturu odstvarne.
• Vrijednost vlastitog zagrijavanja zavisi od upotrebljenestruje, konstrukcije termometra i karakteristika medija,tipična vrijednost je od 0,3 do 30 mK.
• Kod mjerenja sa najvećim stepenom tačnosti se vlastitozagrijavanje koriguje pomoću mjerenja sa dvije različitestruje
• Pri industrijskim mjerenjima je vlastito zagrijavanje diomjerne nesigurnosti mjerenja
Univerza v LjubljaniFakulteta za elektrotehniko
• Pojava vlastitog zagrijavanja (self-heating) je neposrednopovezana sa načinom mjerenja otpornosti
• Zbog struje koja teče kroz otporni termometar dolazi dovlastitog zagrijavanja
• Otporni termometar mjeri nešto višu temperaturu odstvarne.
• Vrijednost vlastitog zagrijavanja zavisi od upotrebljenestruje, konstrukcije termometra i karakteristika medija,tipična vrijednost je od 0,3 do 30 mK.
• Kod mjerenja sa najvećim stepenom tačnosti se vlastitozagrijavanje koriguje pomoću mjerenja sa dvije različitestruje
• Pri industrijskim mjerenjima je vlastito zagrijavanje diomjerne nesigurnosti mjerenja
• standard IEC 60751, tačka 6.5.6 »Uticaj histereze«(Tsp-Tsr-Tzg-Tsr)
• E644 američke organizacije ASTM International»Standardne testne metode za testiranjeindustrijskih otpornih termometara«, tačka 16opisuje »Test termične histereze«(Tzg-Tsr-Tsp-Tsr)
• Pored tih standardiziranih metoda još seupotrebljava i metoda kod koje mjerimo otpornosttermometra pri temperaturi 0 °C, a ne na sredinimjernog područja. (T(0 °C)-kalibracija-T(0 °C))
Univerza v LjubljaniFakulteta za elektrotehniko
• standard IEC 60751, tačka 6.5.6 »Uticaj histereze«(Tsp-Tsr-Tzg-Tsr)
• E644 američke organizacije ASTM International»Standardne testne metode za testiranjeindustrijskih otpornih termometara«, tačka 16opisuje »Test termične histereze«(Tzg-Tsr-Tsp-Tsr)
• Pored tih standardiziranih metoda još seupotrebljava i metoda kod koje mjerimo otpornosttermometra pri temperaturi 0 °C, a ne na sredinimjernog područja. (T(0 °C)-kalibracija-T(0 °C))
• Standardni platinski otporni termometri obično sekalibriraju na primarnem nivou u fiksnim tačkama, mogui pomoću metode poređenja, ali sa slabijom mjernomnesigurnošću.
• Industrijski platinski otporni termometri i termistori segotovo uvijek kalibriraju pomoću metode poređenja saetalonom višega reda.
• Rezultat kalibracije je kriva, odnosno jednačina, kojanam opisuje zavisnost otpornosti od temperature, sapripadajućom mjernom nesigurnošću
• Mjerni uređaj za mjerenje otpornosti je potrebnokalibrirati dodatno.
Univerza v LjubljaniFakulteta za elektrotehniko
• Standardni platinski otporni termometri obično sekalibriraju na primarnem nivou u fiksnim tačkama, mogui pomoću metode poređenja, ali sa slabijom mjernomnesigurnošću.
• Industrijski platinski otporni termometri i termistori segotovo uvijek kalibriraju pomoću metode poređenja saetalonom višega reda.
• Rezultat kalibracije je kriva, odnosno jednačina, kojanam opisuje zavisnost otpornosti od temperature, sapripadajućom mjernom nesigurnošću
• Mjerni uređaj za mjerenje otpornosti je potrebnokalibrirati dodatno.
• Prednosti:– cijena (osim termoparova iz dragocjenih metala)– široko temperaturno područje (-270 °C do 1700 °C)– mali (do 0,25 mm dijametra) brz odaziv– Jednostavna automatizacija mjerenja
• Mane:– Relativno mali signali na izlazu, mala rezolucija
(od 1 mK do 1 K)– problemi kada je veća udaljenost između mjernog
mjesta i instrumenta (dodatno generisani signali)
Univerza v LjubljaniFakulteta za elektrotehniko
• Prednosti:– cijena (osim termoparova iz dragocjenih metala)– široko temperaturno područje (-270 °C do 1700 °C)– mali (do 0,25 mm dijametra) brz odaziv– Jednostavna automatizacija mjerenja
• Mane:– Relativno mali signali na izlazu, mala rezolucija
(od 1 mK do 1 K)– problemi kada je veća udaljenost između mjernog
Uglavnom metodom uspoređivanja sa etalonom višegaUglavnom metodom uspoređivanja sa etalonom višegaredareda
Termoparove iz dragocjenih metala možemo kalibrisatiTermoparove iz dragocjenih metala možemo kalibrisatii u fiksnim tačkamai u fiksnim tačkama
Kalibraciju moramo izvesti u dovoljnom broju tačaka,Kalibraciju moramo izvesti u dovoljnom broju tačaka,da možemo izračunati jednačinu koja opisuje određenida možemo izračunati jednačinu koja opisuje određenitermopar (tipično 5, ali može i više, ako je mjernotermopar (tipično 5, ali može i više, ako je mjernopodručje veće)područje veće)
Univerza v LjubljaniFakulteta za elektrotehniko
Uglavnom metodom uspoređivanja sa etalonom višegaUglavnom metodom uspoređivanja sa etalonom višegaredareda
Termoparove iz dragocjenih metala možemo kalibrisatiTermoparove iz dragocjenih metala možemo kalibrisatii u fiksnim tačkamai u fiksnim tačkama
Kalibraciju moramo izvesti u dovoljnom broju tačaka,Kalibraciju moramo izvesti u dovoljnom broju tačaka,da možemo izračunati jednačinu koja opisuje određenida možemo izračunati jednačinu koja opisuje određenitermopar (tipično 5, ali može i više, ako je mjernotermopar (tipično 5, ali može i više, ako je mjernopodručje veće)područje veće)
• Indikacijski termometri su često u industriji ugrađeni uprocesne sisteme, gdje se ne mogu jednostavnorastaviti.
• Prilikom kalibracije po dijelovima se mjerni uređaj iprikaz kalibriraju s pomoću prenosnogkalibratora/simulatora, koji simulira izlazne vrijednostiodređenog temperaturnog senzora, u zavisnosti odtemperature.
• Iz proizvodnog procesa se demontira samotemperaturni senzor, koji se kalibrira na jednak načinkao da je sam senzor (platinski otporni, termistor,termopar, itd.)
• Rezultata te dvije djelimične kalibracije se poslije togasastavi u zajednički certifikat za indikacijski instrument
Univerza v LjubljaniFakulteta za elektrotehniko
• Indikacijski termometri su često u industriji ugrađeni uprocesne sisteme, gdje se ne mogu jednostavnorastaviti.
• Prilikom kalibracije po dijelovima se mjerni uređaj iprikaz kalibriraju s pomoću prenosnogkalibratora/simulatora, koji simulira izlazne vrijednostiodređenog temperaturnog senzora, u zavisnosti odtemperature.
• Iz proizvodnog procesa se demontira samotemperaturni senzor, koji se kalibrira na jednak načinkao da je sam senzor (platinski otporni, termistor,termopar, itd.)
• Rezultata te dvije djelimične kalibracije se poslije togasastavi u zajednički certifikat za indikacijski instrument