Pobierz Metrologia cwiczenia PT 100 i więcej Opracowania w PDF z Metrologia tylko na Docsity!
Uniwersytet Morski w Gdyni Sprawozdanie z Laboratorium Metrologii Wykonali: …………………….. (^) Temat: Badanie charakterystyki statycznej czujnika termorezystancyjnego temperatury Pt-100. Data ćwiczenia Data złożenia sprawozdania Prowadzący Ocena Data Semestr: Sekcja: dr inż. Damian Hallmann
1. Wprowadzenie.
Temperatura jest jednym z najczęściej mierzonych parametrów technologicznych. Jest ona
miarą średniej energii kinetycznej ruchu cząstek danego ciała, a w związku z tym
temperatury nie można mierzyć w sposób bezpośredni. W pomiarach temperatury
wykorzystuje się zależność własności fizykochemicznych substancji lub zjawisk fizycznych od
temperatury. W zależności od zasady działania wyróżnia się następujące rodzaje
termometrów:
rozszerzalnościowe, w których wykorzystuje się zjawisko termicznej rozszerzalności
cieczy i ciał stałych,
ciśnieniowe, wykorzystujące zależność ciśnienia cieczy lub gazu od temperatury, przy
ich stałej objętości,
rezystancyjne, w których wykorzystywana jest zależność rezystancji metali oraz
półprzewodników od temperatury,
termoelektryczne, w których wykorzystywane jest zjawisko powstawania siły
termoelektrycznej w obwodzie, w którym dwa złącza dwóch różnych metali znajdują
się w różnych temperaturach,
pirometryczne, w których wykorzystywana jest zależność spektralnego rozkładu
emitowanego promieniowania od temperatury ciała emitującego.
Termometry rozszerzalnościowe, ciśnieniowe, rezystancyjne oraz termoelektryczne
nazywane są termometrami stykowymi (kontaktowymi), ponieważ wymagają, aby ich
czujnik stykał się bezpośrednio z obiektem, którego temperatura jest mierzona. Termometry
pirometryczne przeznaczone są do pomiarów zdalnych tj. bez bezpośredniego kontaktu z
obiektem. Prawidłowy pomiar dowolnej wielkości fizycznej wymaga znajomości
charakterystyki statycznej przyrządu pomiarowego (przetwornika).Charakterystyka
statyczna wiąże zależność sygnału wyjściowego przyrządu w funkcji sygnału wejściowego (w
tym przypadku temperatury) dla ustalonych stanów pracy przyrządu. W zależności od
rodzaju termometru sygnałem wyjściowym może być np. wysokość słupa cieczy, ciśnienie,
opór elektryczny lub siłą elektromotoryczna.
2. Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest wykonanie obliczenia w oparciu o nominalną charakterystykę
statyczną termorezystora Pt-100, Pt-500 w pełnym zakresie pomiarowym od (-200 oC do
850 oC) i dla Pt-100 w zakresie pomiarowym (0 oC do 100 oC) wykorzystując program MS
Excel.
3. Przyrządy pomiarowe
- PC z zainstalowanym programem MS Excel Opornik wzorcowy 1Ω – INCO
- Drukarka laserowa
- Norma: IEC 60651+A2 „Czujniki platynowe przemysłowych termometrów
rezystancyjnych”.
4. Tabele pomiarowe
Pomiar 1 (Pt-100, -200 oC do 850 oC)
Pt 100 A [°C] B° C D [Ω] E F [°C] 1 -200^ 18,520080^ 18,520080^ 0,000000^ 0,432335^ 0, 2 -190 22,825480 22,062580 0,762900 0,428782 1, 3 -180^ 27,096433^ 25,605080^ 1,491353^ 0,425444^ 3, 4 -170 31,335046 29,147580 2,187466 0,422312 5, 5 -160^ 35,543327^ 32,690080^ 2,853247^ 0,419376^ 6, 6 -150 39,723184 36,232580 3,490604 0,416626 8, 7 -140^ 43,876424^ 39,775080^ 4,101344^ 0,414051^ 9, 8 -130 48,004754 43,317580 4,687174 0,411642 11, 9 -120^ 52,109779^ 46,860080^ 5,249699^ 0,409388^ 12, 10 -110 56,193006 50,402580 5,790426 0,407280 14, 11 -100^ 60,255840^ 53,945080^ 6,310760^ 0,405308^ 15, 12 -90 64,299586 57,487580 6,812006 0,403461 16, 13 -80^ 68,325449^ 61,030080^ 7,295369^ 0,401730^ 18, 14 -70 72,334534 64,572580 7,761954 0,400104 19, 15 -60^ 76,327844^ 68,115080^ 8,212764^ 0,398573^ 20, 16 -50 80,306282 71,657580 8,648702 0,397128 21, 17 -40^ 84,270652^ 75,200080^ 9,070572^ 0,395758^ 22, 18 -30 88,221657 78,742580 9,479077 0,394453 24, 19 -20^ 92,159898^ 82,285080^ 9,874818^ 0,393204^ 25, 20 -10 96,085879 85,827580 10,258299 0,391999 26,
Pomiar 2 (Pt-100, 0 oC do 850 oC)
Pomiar 3 (Pt-500, -200 oC do 850 oC)
- 21 0 100,000000 89,370080 10,629920 0,388405 27,
- 22^10 103,902525 92,912580 10,989945 0,388289 28,
- 23 20 107,793500 96,455080 11,338420 0,388174 29,
- 24^30 111,672925 99,997580 11,675345 0,388058 30,
- 25 40 115,540800 103,540080 12,000720 0,387943 30,
- 26^50 119,397125 107,082580 12,314545 0,387827 31,
- 27 60 123,241900 110,625080 12,616820 0,387712 32,
- 28^70 127,075125 114,167580 12,907545 0,387596 33,
- 29 80 130,896800 117,710080 13,186720 0,387481 34,
- 30^90 134,706925 121,252580 13,454345 0,387365 34,
- 31 100 138,505500 124,795080 13,710420 0,387250 35,
- 32^110 142,292525 128,337580 13,954945 0,387134 36,
- 33 120 146,068000 131,880080 14,187920 0,387019 36,
- 34^130 149,831925 135,422580 14,409345 0,386903 37,
- 35 140 153,584300 138,965080 14,619220 0,386788 37,
- 36^150 157,325125 142,507580 14,817545 0,386672 38,
- 37 160 161,054400 146,050080 15,004320 0,386557 38,
- 38^170 164,772125 149,592580 15,179545 0,386441 39,
- 39 180 168,478300 153,135080 15,343220 0,386326 39,
- 40^190 172,172925 156,677580 15,495345 0,386210 40,
- 41 200 175,856000 160,220080 15,635920 0,386095 40,
- 42^210 179,527525 163,762580 15,764945 0,385979 40,
- 43 220 183,187500 167,305080 15,882420 0,385864 41,
- 44^230 186,835925 170,847580 15,988345 0,385748 41,
- 45 240 190,472800 174,390080 16,082720 0,385633 41,
- 46^250 194,098125 177,932580 16,165545 0,385517 41,
- 47 260 197,711900 181,475080 16,236820 0,385402 42,
- 48^270 201,314125 185,017580 16,296545 0,385286 42,
- 49 280 204,904800 188,560080 16,344720 0,385171 42,
- 50^290 208,483925 192,102580 16,381345 0,385055 42,
- 51 300 212,051500 195,645080 16,406420 0,384940 42,
- 52^310 215,607525 199,187580 16,419945 0,384824 42,
- 53 320 219,152000 202,730080 16,421920 0,384709 42,
- 54^330 222,684925 206,272580 16,412345 0,384593 42,
- 55 340 226,206300 209,815080 16,391220 0,384478 42,
- 56^350 229,716125 213,357580 16,358545 0,384362 42,
- 57 360 233,214400 216,900080 16,314320 0,384247 42,
- 58^370 236,701125 220,442580 16,258545 0,384131 42,
- 59 380 240,176300 223,985080 16,191220 0,384016 42,
- 60^390 243,639925 227,527580 16,112345 0,383900 41,
- 61 400 247,092000 231,070080 16,021920 0,383785 41,
- 62 410 250,532525 234,612580 15,919945 0,383669 41,
- 63^420 253,961500 238,155080 15,806420 0,383554 41,
- 64 430 257,378925 241,697580 15,681345 0,383438 40,
- 65^440 260,784800 245,240080 15,544720 0,383323 40,
- 66 450 264,179125 248,782580 15,396545 0,383207 40,
- 67^460 267,561900 252,325080 15,236820 0,383092 39,
- 68 470 270,933125 255,867580 15,065545 0,382976 39,
- 69^480 274,292800 259,410080 14,882720 0,382861 38,
- 70 490 277,640925 262,952580 14,688345 0,382745 38,
- 71^500 280,977500 266,495080 14,482420 0,382630 37,
- 72 510 284,302525 270,037580 14,264945 0,382514 37,
- 73^520 287,616000 273,580080 14,035920 0,382399 36,
- 74 530 290,917925 277,122580 13,795345 0,382283 36,
- 75^540 294,208300 280,665080 13,543220 0,382168 35,
- 76 550 297,487125 284,207580 13,279545 0,382052 34,
- 77^560 300,754400 287,750080 13,004320 0,381937 34,
- 78 570 304,010125 291,292580 12,717545 0,381821 33,
- 79^580 307,254300 294,835080 12,419220 0,381706 32,
- 80 590 310,486925 298,377580 12,109345 0,381590 31,
- 81^600 313,708000 301,920080 11,787920 0,381475 30,
- 82 610 316,917525 305,462580 11,454945 0,381359 30,
- 83^620 320,115500 309,005080 11,110420 0,381244 29,
- 84 630 323,301925 312,547580 10,754345 0,381128 28,
- 85^640 326,476800 316,090080 10,386720 0,381013 27,
- 86 650 329,640125 319,632580 10,007545 0,380897 26,
- 87^660 332,791900 323,175080 9,616820 0,380782 25,
- 88 670 335,932125 326,717580 9,214545 0,380666 24,
- 89^680 339,060800 330,260080 8,800720 0,380551 23,
- 90 690 342,177925 333,802580 8,375345 0,380435 22,
- 91^700 345,283500 337,345080 7,938420 0,380320 20,
- 92 710 348,377525 340,887580 7,489945 0,380204 19,
- 93^720 351,460000 344,430080 7,029920 0,380089 18,
- 94 730 354,530925 347,972580 6,558345 0,379973 17,
- 95^740 357,590300 351,515080 6,075220 0,379858 15,
- 96 750 360,638125 355,057580 5,580545 0,379742 14,
- 97^760 363,674400 358,600080 5,074320 0,379627 13,
- 98 770 366,699125 362,142580 4,556545 0,379511 12,
- 99^780 369,712300 365,685080 4,027220 0,379396 10,
- 100 790 372,713925 369,227580 3,486345 0,379280 9,
- 101^800 375,704000 372,770080 2,933920 0,379165 7,
- 102 810 378,682525 376,312580 2,369945 0,379049 6,
- 103 820 381,649500 379,855080 1,794420 0,378934 4,
- 104^830 384,604925 383,397580 1,207345 0,378818 3,
- 105 840 387,548800 386,940080 0,608720 0,378703 1,
- 106^850 390,481125 390,482580 -0,001455 0,378587 -0,
- 1^0 100,000000 100,000000 0,000000 0,390830 0, Pt 100 A [°C] B C D [Ω] E F [°C]
- 2 1 100,390772 100,385055 0,005717 0,390715 0,
- 3^2 100,781429 100,770110 0,011319 0,390599 0,
- 4 3 101,171970 101,155165 0,016805 0,390484 0,
- 5^4 101,562396 101,540220 0,022176 0,390368 0,
- 6 5 101,952706 101,925275 0,027431 0,390253 0,
- 7^6 102,342901 102,310330 0,032571 0,390137 0,
- 8 7 102,732980 102,695385 0,037595 0,390022 0,
- 9^8 103,122944 103,080440 0,042504 0,389906 0,
- 10 9 103,512792 103,465495 0,047297 0,389791 0,
- 11^10 103,902525 103,850550 0,051975 0,389675 0,
- 12 11 104,292142 104,235605 0,056537 0,389560 0,
- 13 12 104,681644 104,620660 0,060984 0,389444 0,
- 14^13 105,071030 105,005715 0,065315 0,389329 0,
- 15 14 105,460301 105,390770 0,069531 0,389213 0,
- 16^15 105,849456 105,775825 0,073631 0,389098 0,
- 17 16 106,238496 106,160880 0,077616 0,388982 0,
- 18^17 106,627420 106,545935 0,081485 0,388867 0,
- 19 18 107,016229 106,930990 0,085239 0,388751 0,
- 20^19 107,404922 107,316045 0,088877 0,388636 0,
- 21 20 107,793500 107,701100 0,092400 0,388520 0,
- 22^21 108,181962 108,086155 0,095807 0,388405 0,
- 23 22 108,570309 108,471210 0,099099 0,388289 0,
- 24^23 108,958540 108,856265 0,102275 0,388174 0,
- 25 24 109,346656 109,241320 0,105336 0,388058 0,
- 26^25 109,734656 109,626375 0,108281 0,387943 0,
- 27 26 110,122541 110,011430 0,111111 0,387827 0,
- 28^27 110,510310 110,396485 0,113825 0,387712 0,
- 29 28 110,897964 110,781540 0,116424 0,387596 0,
- 30^29 111,285502 111,166595 0,118907 0,387481 0,
- 31 30 111,672925 111,551650 0,121275 0,387365 0,
- 32^31 112,060232 111,936705 0,123527 0,387250 0,
- 33 32 112,447424 112,321760 0,125664 0,387134 0,
- 34^33 112,834500 112,706815 0,127685 0,387019 0,
- 35 34 113,221461 113,091870 0,129591 0,386903 0,
- 36^35 113,608306 113,476925 0,131381 0,386788 0,
- 37 36 113,995036 113,861980 0,133056 0,386672 0,
- 38^37 114,381650 114,247035 0,134615 0,386557 0,
- 39 38 114,768149 114,632090 0,136059 0,386441 0,
- 40^39 115,154532 115,017145 0,137387 0,386326 0,
- 41 40 115,540800 115,402200 0,138600 0,386210 0,
- 42^41 115,926952 115,787255 0,139697 0,386095 0,
- 43 42 116,312989 116,172310 0,140679 0,385979 0,
- 44^43 116,698910 116,557365 0,141545 0,385864 0,
- 45 44 117,084716 116,942420 0,142296 0,385748 0,
- 46^45 117,470406 117,327475 0,142931 0,385633 0,
- 47 46 117,855981 117,712530 0,143451 0,385517 0,
- 48^47 118,241440 118,097585 0,143855 0,385402 0,
- 49 48 118,626784 118,482640 0,144144 0,385286 0,
- 50^49 119,012012 118,867695 0,144317 0,385171 0,
- 51 50 119,397125 119,252750 0,144375 0,385055 0,
- 52^51 119,782122 119,637805 0,144317 0,384940 0,
- 53 52 120,167004 120,022860 0,144144 0,384824 0,
- 54 53 120,551770 120,407915 0,143855 0,384709 0,
- 55^54 120,936421 120,792970 0,143451 0,384593 0,
- 56 55 121,320956 121,178025 0,142931 0,384478 0,
- 57^56 121,705376 121,563080 0,142296 0,384362 0,
- 58 57 122,089680 121,948135 0,141545 0,384247 0,
- 59^58 122,473869 122,333190 0,140679 0,384131 0,
- 60 59 122,857942 122,718245 0,139697 0,384016 0,
- 61^60 123,241900 123,103300 0,138600 0,383900 0,
- 62 61 123,625742 123,488355 0,137387 0,383785 0,
- 63^62 124,009469 123,873410 0,136059 0,383669 0,
- 64 63 124,393080 124,258465 0,134615 0,383554 0,
- 65^64 124,776576 124,643520 0,133056 0,383438 0,
- 66 65 125,159956 125,028575 0,131381 0,383323 0,
- 67^66 125,543221 125,413630 0,129591 0,383207 0,
- 68 67 125,926370 125,798685 0,127685 0,383092 0,
- 69^68 126,309404 126,183740 0,125664 0,382976 0,
- 70 69 126,692322 126,568795 0,123527 0,382861 0,
- 71^70 127,075125 126,953850 0,121275 0,382745 0,
- 72 71 127,457812 127,338905 0,118907 0,382630 0,
- 73^72 127,840384 127,723960 0,116424 0,382514 0,
- 74 73 128,222840 128,109015 0,113825 0,382399 0,
- 75^74 128,605181 128,494070 0,111111 0,382283 0,
- 76 75 128,987406 128,879125 0,108281 0,382168 0,
- 77^76 129,369516 129,264180 0,105336 0,382052 0,
- 78 77 129,751510 129,649235 0,102275 0,381937 0,
- 79^78 130,133389 130,034290 0,099099 0,381821 0,
- 80 79 130,515152 130,419345 0,095807 0,381706 0,
- 81^80 130,896800 130,804400 0,092400 0,381590 0,
- 82 81 131,278332 131,189455 0,088877 0,381475 0,
- 83^82 131,659749 131,574510 0,085239 0,381359 0,
- 84 83 132,041050 131,959565 0,081485 0,381244 0,
- 85^84 132,422236 132,344620 0,077616 0,381128 0,
- 86 85 132,803306 132,729675 0,073631 0,381013 0,
- 87^86 133,184261 133,114730 0,069531 0,380897 0,
- 88 87 133,565100 133,499785 0,065315 0,380782 0,
- 89^88 133,945824 133,884840 0,060984 0,380666 0,
- 90 89 134,326432 134,269895 0,056537 0,380551 0,
- 91^90 134,706925 134,654950 0,051975 0,380435 0,
- 92 91 135,087302 135,040005 0,047297 0,380320 0,
- 93^92 135,467564 135,425060 0,042504 0,380204 0,
- 94 93 135,847710 135,810115 0,037595 0,380089 0,
- 95 94 136,227741 136,195170 0,032571 0,379973 0,
- 96^95 136,607656 136,580225 0,027431 0,379858 0,
- 97 96 136,987456 136,965280 0,022176 0,379742 0,
- 98^97 137,367140 137,350335 0,016805 0,379627 0,
- 99 98 137,746709 137,735390 0,011319 0,379511 0,
- 100^99 138,126162 138,120445 0,005717 0,379396 0,
- 101 100 138,505500 138,505500 0,000000 0,379280 0,
- 1 -200 92, Pt 500 A [°C] B
- 2 -190 114,
- 3 -180 135,
- 4 -170 156,
- 5 -160 177,
- 6 -150 198,
- 7 -140 219,
- -130 240,
- 9 -120 260,
- 10 -110 280,
- 11 -100 301,
- 12 -90 321,
- 13 -80 341,
- 14 -70 361,
- 15 -60 381,
- 16 -50 401,
- 17 -40 421,
- 18 -30 441,
- 19 -20 460,
- 20 -10 480,
- 21 0 500,
- 22^10 519,
- 23 20 538,
- 24^30 558,
- 25 40 577,
- 26^50 596,
- 27 60 616,
- 28^70 635,
- 29 80 654,
- 30^90 673,
- 31 100 692,
- 32^110 711,
- 33 120 730,
- 34^130 749,
- 35 140 767,
- 36^150 786,
- 37 160 805,
- 38^170 823,
- 39 180 842,
- 40^190 860,
- 41 200 879,
- 42^210 897,
- 43 220 915,
- 44^230 934,
- 45 240 952,
- 46^250 970,
- 47 260 988,
- 48^270 1006,
- 49 280 1024,
- 50^290 1042,
- 51 300 1060,
- 52^310 1078,
- 53 320 1095,
- 54^330 1113,
- 55 340 1131,
- 56^350 1148,
- 57 360 1166,
- 58^370 1183,
- 59 380 1200,
- 60^390 1218,
- 61 400 1235,
- 62^410 1252,
- 63 420 1269,
- 64^430 1286,
- 65 440 1303,
- 66^450 1320,
- 67 460 1337,
- 68 470 1354,
- 69^480 1371,
- 70 490 1388,
- 71^500 1404,
- 72 510 1421,
- 73^520 1438,
- 74 530 1454,
- 75^540 1471,
- 76 550 1487,
- 77^560 1503,
- 78 570 1520,
- 79^580 1536,
- 80 590 1552,
- 81^600 1568,
- 82 610 1584,
- 83^620 1600,
- 84 630 1616,
- 85^640 1632,
- 86 650 1648,
- 87^660 1663,
- 88 670 1679,
- 89^680 1695,
- 90 690 1710,
- 91^700 1726,
- 92 710 1741,
- 93^720 1757,
- 94 730 1772,
- 95^740 1787,
- 96 750 1803,
- 97^760 1818,
- 98 770 1833,
- 99^780 1848,
- 100 790 1863,
- 101^800 1878,
- 102 810 1893,
- 103^820 1908,
- 104 830 1923,
- 105^840 1937,
- 106 850 1952,
5. Przykład obliczeniowy
Tabela 1 Pt-
1. Kolumna B
Rt(-200÷0):
=100(1+3,908310^-3A1+(-5,77510^-7)A1^2+(-4,18310^-12)(A1-100)A1^3)
Rt(0÷850):
=100(1+3,908310^-3A106+(-5,77510^-7)*A106^2)
2. Kolumna C
R=At+b:
=0,35425*A1+89,
3. Kolumna D
Rt:
=B1-C
4. Kolumna E
Rt(-200÷0):
=100(3,908310^-3+2(-5,77510^-7)A1+(-4,18310^-12(4A1^3-300*A1^2)))
Rt(0÷850):
=100(3,908310^-3+2(-5,77510^-7*A106))
5. Kolumna F
T:
=D1/E
Tabela 3 Pt-
1. Kolumna B
Rt(-200÷0):
=500(1+3,908310^-3A1+(-5,77510^-7)A1^2+(-4,18310^-12)(A1-100)A1^3)
Rt(0÷850):
=500(1+3,908310^-3A106+(-5,77510^-7)*A106^2)
6. Wykresy
0 20 40 60 80 100 120
Charakterystyka statyczna Pt 100 (0oC, 100oC)
Rt/t R/t t [°C] R, Rt [Ω] 0 20 40 60 80 100 120
Wykres nieliniowości Pt 100 (0oC, 100oC)
∆Rt/t ∆T/t t [°C] ∆ t [°c], ∆Rt [Ω] ]
-400 -200 0 200 400 600 800 1000
Charakterystyka statyczna Pt 500 (-200oC,850oC)
Rt/t t [°C] Rt [Ω]
8.Wnioski
Wykonałem obliczenia w programie MS Excel, termorezystorów Pt-100 i Pt-500 w
zakresach temperatur (-200 oC do 850 oC) co 10 [ oC] ,oraz (0 oC do 100 oC) co 1 [ oC] dla
samego termorezystora Pt-100. Dzięki tym obliczeniom stworzyłem wykresy
charakterystyk statycznych termorezystora oraz jego wykres nieliniowości.
Maksymalna wartość nieliniowości termorezystora Pt-100 (-200 oC do 850 oC)
przekracza ∆Rt=16,4 [Ω] ] dla t=320 [ oC] oraz ∆T=42,5 [ oC] dla t=320 [ oC].
Maksymalna wartość nieliniowości termorezystora PT-100 (0 oC do 100 oC) przekracza
∆Rt=0,14 [Ω] ] dla t=50 [ oC] oraz ∆T=0,37 [ oC] dla t=50 [ oC].
Maksymalna wartość nieliniowości termorezystora Pt-500 (-200 oC do 850 oC)
przekracza ∆Rt=1952 [Ω] ] dla t=850 [ oC].
Czujnik Pt100 to czujnik, którego rezystancja w temperaturze 0 [°C] wynosi 100 [Ω] ].
Natomiast czujniki temperatury Pt500, Pt1000, to czujniki których rezystancja
temperaturze 0 [°C] wynosi odpowiednio 500 [Ω] ] ( dla Pt500) lub 1000 [Ω] ] (dla
Pt1000).
