A:Měření odporových teploměrů v ultratermostatu B:Měření teploty totálním pyrometrem KET/MNV (8. cvičení)

Transkript

1 A:Měření odporových teploměrů v ultratermostatu B:Měření teploty totálním pyrometrem KET/MNV (8. cvičení) Vypracoval : Martin Dlouhý Osobní číslo : A8B268P

2 A:Měření odporových teploměrů v ultratermostatu 1. Zadání 1. Změřte závislost elektrického odporu na teplotě pro neznámé teplotně závislé součástky značené A,B,C,D a E 2. U platinového čidla Pt1 vypočtěte ze vztahu R T = R ( 1 + α t ) teplotní součinitel 1 odporu α [ C ] 3. Sestrojte graf závislosti odporů snímačů na teplotě R = f ( t ). Všechny charakteristiky R T vycházejí z jednoho společného bodu = 1 R 2. Z přiložených datasheetů určete určete k jakému písmenu přísluší který senzor teploty. Mezi senzory se vyskytují: kovové odporové čidlo Pt1 a termistory K164NE1, KTY83-12, SENSOR PTC MOTOR 8 C a NTC 2.2K3A Postup měření Nejdříve všechny teploměry vložíme do ledové lázně, kde získáme hodnotu R. Po tomto úkonu vložíme do ultratermostatu, ve kterém je olejová lázeň. Pomocí regulačního teploměru postuně zvyšujeme teplotu až na 85 C a pro určité teploty zapíšeme hodnoty. 4. Teoretický úvod Odporové teploměry, také se nazývají odporové teplotní detektory (RTD) jsou teplotní senzory které využívají předvídatelnou změnu elektrického odporu v některých materiálech se změnou teploty. Jsou téměř vždy zhotoveny s platiny a často se nazývají platinové odporové teploměry (PRTs). Tyto teploměry jsou pomalu nahrazovány v mnoha průmyslových aplikacích tepelnými články. Dělíme : Vrstvové teploměry Vrstvové teploměry mají vrstvu platiny na substrátu tato vrstva muže být extrémně tenká třeba až 1 mikrometr.výhody toho typu teploměru jsou relativně nízká cena a dynamičnost.podobná zařízení se zlepšeným výkonem mají problémy se stabilitou (tenzometrický efekt) je to dáno rozdílným rozdělením platiny a substrátu. Teploměry s krouceným drátem Teploměry s krouceným drátem mohou mít větší přesnost zvláště kde je široký teplotní rozsah. Svinutý průměr nám poskytuje dobrý kompromis mezi mechanickou stabilitou a dovoluje nám snižovat napětí v drátech na minimum a snižovat následnou odchylku. Princip Odporové teploměry jsou konstruovány v číselných řadách. Nabízejí velikou stabilitu, přesnost a zaměnitelnost v některých případech termočlánku. Zatím co termočlánky využívají termoelektrický jev k vytváření napětí, odporové teploměry využívají elektrický odpor a vyžadují malí energetický zdroj ke svému chodu. Ideální odpor se mění lineárně s teplotou. Odporové termočlánky se obvykle dělají za použití platiny (protože mají lineární vztah mezi teplotou a odporem a jsou chemicky netečné). Platinové čidlo potřebuje byt zapouzdrované aby se neznečistilo okolím.platinový drát nebo vrstva jsou podporovány takový způsobem že nám dávají jen minimální rozdíly v růstu nebo v jiných tendencích, to jest že jsou z určitého důvodu odolné k vibracím.

3 5. Schéma 6. Naměřené hodnoty R 1 [ ] R 2 [ ] R 3 [ ] R 4 [ ] V ledu () 182,3 13,4 72,3 886,4 pokoj. Tep 117, , ,8 115,2 66,69 193, ,1 117,9 7, , ,6 96, ,8 116,48 131, ,9 186, , ,5 42, , U platinového teploměru spočtu příslušné hodnoty. Za odporový teploměr PT1 (což nám říká, že při C má odpor 1 ) považuji teploměr R 2 neboť při C má 13,4. Vycházím ze vzorce R T = R ( 1 + α t ), do kterého dosadím hodnoty co znám a spočtu 11,5= , kde hodnotu 11,5 získám pomocí regresní přímky v grafu. Po několika malých úpravách dojdeme k výsledku =,3[ C 1 ]

4 Závislost odporu teploměrů na teplotě R1 R2 R3 R R[Ohm] Odporový teploměr R1- závislost odporu na teplotě R[Ohm]

5 Odporový teploměr R2- závislost odporu na teplotě R[Ohm] Odporový teploměr R3- závislost odporu na teplotě R[Ohm] Z grafů mohu příci že : R 1 je K164NE1 R 2 je Pt1 R 3 je PTC MOTOR 8 C R 4 je KTY

6 Odporový teploměr R4- závislost odporu na teplotě R[Ohm] Prostředí teplota: 23 C vlhkost: 5% Tlak: 743 mmhg 8. Závěr Díky tomuto měření jsem si přiblížil chování některých odporových teploměrů. V průběhu měření nebyla způsobena žádná chyba, pokud nebyly snímače v olejové lázni moc blízko topného tělesa, a tak mohu říci, že se průběhy podobají reálným průběhům. 9. Použité přístroje Ultratermostat 2889 multimetr teplotní čidla

7 B:Měření teploty totálním pyrometrem 1. Zadání Proveďte cejchování totálního pyrometru 2. Postup měření Nastavte teplotu vyhřívání měřeného objektu. Během ohřívání dodržujte zaměření pyrometrů na měřící místo. Z obou snímačů teploty odečítejte měřené hodnoty a zapisujte je do tabulky. Hodnoty získané infračerveným teploměrem jsou korigovány emisivitou ε. Emisivitu jsme nastavili na,7 ( emisivita oceli). 3. Teoretický úvod Pyrometry jsou bezdotykové teploměry, které určují teplotu měřeného tělesa z teplotního záření. Všechny formy hmoty vyzařují při teplotách vyšších než je absolutní nula tepelné záření ve viditelném i neviditelném pásmu spektra. Intenzita tohoto záření odpovídá teplotě hmoty. Příčinou tohoto záření je vnitřní mechanický pohyb molekul, jehož intenzita závisí právě na teplotě objektu. Protože pohyb molekul představuje přemísťování náboje, je vyzařováno elektromagnetické záření (fotonové částice). Toto záření se zachytává a vyhodnocuje právě pyrometrem. Pokud je měřený objekt chladnější než pyrometr, je zářivý tok záporný. To znamená, že pyrometr dodává sálavou energii objektu, což se také dá vyhodnocovat. Teoretickým základem, na kterém pyrometry fungují, je Stefanův-Boltzmannův zákon, pomocí kterého se vyjadřuje celková vyzářená energie za jednotku času z jednotkové plochy absolutně černého tělesa. 4. Schéma

8 5. Naměřené hodnoty 23, U[mV],5,9,14,2,24,34,41,48,55,61,7,78,9 Graf závislosti napětí na teplotě,8,7,6 U[mV],5,4,3,2, Po tomto měření jsme zapli otáčení válce a topení. Se 2 různými pyrometry jsme měřili teplotu v daných místech válce. A B C D E F G H Po zprůměrování hodnot pro jednotlivá místa lze vidět kde byla topná spirála. Místa, kde je pravděpodobně spirála ( v tabulce barevně označeno). A B C D E F G H ,5 41, , , , , , , ,

9 6. Prostředí teplota: 23 C vlhkost: 5% Tlak: 743 mmhg 7. Závěr Závislost napětí baterie termočlánků na teplotě se jeví jako lineární. V druhé části lze vidět že pokud měříme různými pyrometry získáme různé hodnoty. Chyba ve druhé části mohla způsobena pohybem zaměřovače po válci, když jsme se snažili zaměřovací laser udržet na jednom místě, a proto se teplota mírně měnila. 8. Použité přístroje válec pyrometr Raytek-Rayngar ST Testo multimetr

10