HŐMÉRSÉKLETMÉRÉS. Elsődleges etalonok / fix pontok / 1064,00 C Arany dermedéspontja. 961,93 C Ezüst dermedéspontja. 444,60 C Kén olvadáspontja

Átírás

1 Hőmérsékletmérés

2 HŐMÉRSÉKLETMÉRÉS Elsődleges etalonok / fix pontok / 1064,00 C Arany dermedéspontja 961,93 C Ezüst dermedéspontja 444,60 C Kén olvadáspontja 0,01 C Víz hármaspontja -182,962 C Oxigén forráspontja Reprodukálás Pt ellenállás-hőmérők PtRh Pt termoelemek

3 HŐMÉRŐK I. Kontakthőmérők II. Sugárzásmérők / C / - pirométer - termovízió A Mechanikus B Villamos C Egyéb: Folyékony kristályok Termokréta Zégergúla

4 Mechanikai kontakthőmérők Bothőmérők Bimetall-hőmérők Folyadék-üveg hőmérők Folyadék-rugós hőmérők Gőznyomás-rugós hőmérők Gázhőmérők

5

6

7

8 Kettősfém hőmérő

9 Folyadéktöltésü üveghőmérők Higanyos hőmérők -38, ,7 a. vékonyfalú b. vastag falú 400 o C 500 o C 600 o C 750 o C 2 BAR 10 BAR 20 BAR 70 BAR

10

11

12 Hőmérsékletfüggő ellenállások Hőmérséklet változás Ellenállás változás Követelmények: 1. Hőmérsékleti tényező nagy legyen 2. Fajlagos ellenállása nagy legyen 3. Lehetőleg lineáris statikus karakterisztika 4. A jellemzők legyenek stabilak LEHETNEK A fémes vezetők B félvezetők

13 FÉM ELLENÁLLÁSHŐMÉRŐK R(T)=R0 [ 1+αT + βt 2 + ] R0, α, β, 0 C hoz tartozó értékek Rendszerint elegendő a lineáris közelítés : R(T)=R0 [ 1+αT ] Lineáris közelítés esetén : É = R0 α Néhány anyag lineáris hőmérsékleti együtthatója : Vas 2-6 * / C Higany 9 * / C Réz 4 * / C Platina 4 * / C Nikkel 6,17 * / C

14 Platina ellenállás-hőmérő: 1. Mérési tartomány: C 2. Ellenállásváltozás 100 C-ra: 40 % 3. Ellenállás 0 C-on: 100 Ω Platina ellenállás-hőmérő ELŐNYEI: 1. Nagy vegyi ellenálló képesség 2. Magas olvadáspont 3. Lineáris statikus karakterisztika /ipari igények / 4. Reprodukálhatóan gyártható Platina ellenállás-hőmérő HÁTRÁNYA: Alapanyaga drága

15 Nikkel-ellenálláshőmérő: 1. Mérési tartomány: C 2. Ellenállásváltozás 100 C-ra: 60 % 3. Ellenállás 0 C-on: 100 Ω Nikkel ellenállás-hőmérő ELŐNYEI: 1. Hőmérsékleti együtthatója nagyobb 1. Az alapanyag olcsóbb Nikkel ellenállás-hőmérő HÁTRÁNYAI: 1. Karakterisztikája nemlineáris 2. Gyártása nem jól reprodukálható

16 RÉZ-ellenálláshőmérő: 1. Mérési tartomány: C 2. Ellenállásváltozás 100 C-ra: 40 % 3. Ellenállás 0 C-on: 10 Ω RÉZ ellenállás-hőmérő ELŐNYEI: 1. Karakterisztikája lineáris 2. Olcsó 1. Gyártása reprodukálható RÉZ ellenállás-hőmérő HÁTRÁNYAI: 1. Oxidálódik 2. Fajlagos ellenállása kicsi

17 FÉLVEZETŐ ELLENÁLLÁSHŐMÉRŐK Közelítő összefüggés: b/t R= a e ahol R a félvezető ellenállása a az un. anyagállandó b az un. energiaállandó T az abszolút hőmérséklet R NTK T A statikus karakterisztika jellegzetességei: 1. Nemlineáris 2. Az érzékenység negatív / NTK / a

18 A félvezető ellenállás-hőmérők anyagai: 1. Nehézfémek oxidjai 2. Germánium és szilícium 3. III és V vegyértékű elemek ötvözetei Legelterjedtebbek a TERMISZTOROK ( Nehézfémek oxidjaiból készülnek ) A termisztorok jellemző adatai: 1. ellenállás 25 ºC-on : néhányszáz? - néhányszáz k? 2. ellenállás 80 ºC-on : a 25 ºC-on mért ellenállás 5-8-ad része 3. hőmérsékleti együttható ( α ) 25 ºC-on 0,04-0,15/ºC 4. Maximális teljesítmény néhány tíz μw néhány W 5. Időállandó: 10-2 s néhány perc 6. Mérési tartomány: -200 ºC ºC

19 Az ellenállás mérésének módszerei Volt-ampermérős módszer Feszültség összehasonlítás Wheatstone-híd Háromvezetékes Wheatstone-híd Ellenállásmérés ohmmérővel Hányadosmérő műszer Digitális ohmmérő Négyvezetékes ellenállásmérés

20 Volt-ampermérős módszer

21 Feszültség összehasonlítás

22 Wheatstone-híd

23 Háromvezetékes Wheatstone-híd

24 Ellenállásmérés ohmmérővel

25 α = kf I I 1 2 = kf R R t n + + R R 2 1

26 Digitális ohmmérő

27 Négyvezetékes ellenállásmérés

28 TERMOELEM-HŐMÉRŐK Termoelemek Hőelemek

29 Alapfogalmak, meghatározások hidegpont melegpont

30 A termofeszültség csak a választott anyagpártól és a csatlakozási pontok hőmérséklet különbségétől függ. A vezeték mentén kialakuló hőmérsékleteloszlástól független.

31 A termofeszültség hőmérséklet függése U AB = + β 2 ( t,0) αt t t 2 + γ 3 3 É = α + β t + γ t 2

32 Termopotenciális sor Az egyik fém PLATINA A mért hőmérséklet különbség 100 K Az adatokat táblázatba rendezik

33 A termoelemek készítését és használatát meghatározó törvények A termofeszültség csak a választott anyagpártól és a csatlakozási pontok hőmérséklet különbségétől függ. A vezeték mentén kialakuló hőmérséklet-eloszlástól független.

34 A termoelemek készítését és használatát meghatározó törvények Termikus rövidzár: ha az inhomogén szakasz kezdete és vége azonos hőmérsékleten van, járulékos termofeszültség nem keletkezik.

35 TIPUS TERMOELEM ALKALMAZÁSI TARTOMÁNY C TERMOFE- SZÜLTSÉG ΔT=100 C-ra [mv] T Cu-Ko ,25 J Fe-Ko ,37 K NiCr-Ni ,04 S PtRh-Pt ,64 Ko=Konstantán (60% Cu+40% Ni)

36 A termoelemes (hőelemes) mérőkör elemei: 1. Termoelem huzalpár 5. Hidegpont 2. Érzékelési pont 6. Mérővezeték 3. Csatlakozási hely 7. Kiegészítő ellenállás 4. Kompenzáló vezeték 8. Jelfeldolgozó egység

37 A termoelemek alkalmazásának méréstechnikai problémái A hidegpont hőmérsékletének változása A kompenzáló vezeték olyan ötvözött anyagpár, melynek termoelektromos tulajdonságai C között megegyeznek a termoelemével.

38

39

40 A termofeszültség mérési módszerei Feszültségmérés állandó mágneses műszerrel Feszültségmérés egyenáramú kompenzátorral Digitális feszültségmérők

41 Feszültségmérés egyenáramú kompenzátorral

42 Lindeck-Rothe kompenzátor

43 Digitális feszültségmérő

44 A termoelemes (hőelemes) mérőkör elemei 5.Hidegpont 1.Hőelem-huzalpár (pozitív és negatív szál) 2.Érzékelési pont 3. Csatlakozási hely 4.Kompenzációs vezeték (pozitív és negatív szál) 6.Mérővezeték 7.Vezetékkiegészítő ellenállás 8.Jelfeldolgozó egység (mérő-, regisztráló-, szabályozóműszer, távadó stb.)

45 A feladatra legmegfelelőbb termoelem kiválasztásának szempontjai A hőmérséklet tartomány A termoelem kémiai ellenállósága, ill. a szükséges védőburkolat alkalmazhatósága Kopás és rázkódás védelem A beilleszthetőség feltételei (a beépítendő termoelemnek meg kell felelnie a már meglévő berendezéseknek. A rendelkezésre álló furatok átmérőjét előbb meg kell határozni).

46 Szempontok a köpeny-hőelem (termokoax) kialakítás kiválasztásához Földelt Földeletlen Szabadon álló

47 Termoelem referencia táblázat Betűjel Összetétel Hőmérséklet tartomány J Vas - Konstantán -200 C C 500 C C K Chromega - Alomega -260 C C 300 C C 850 C C S Platina-10% Ródium - Platina -40 C C 550 C C 1150 C C T Réz - Konstantán -260 C C

48 Köszönöm megtisztelő figyelmüket!