Погрешность измерения температуры термопарой



Недавно возникла необходимость снять характеристики термистора NTC. Как известно, термисторы NTC имеют два важных параметра — значение сопротивления при 25C и коэффициент B. Первое проверяется просто, но для подсчета B необходимо иметь измерения сопротивления при разных температурах — обычно 25C и 85C, но не обязательно. И лучше знать эту константу заменяя термистор, чтоб позже измеренные температуры не были сильно разбросаны.

Мы взяли шесть разных электронных приборов, использующих термопару K, но с самого начала было ясно, что их показания различаются. Какому же именно из них доверять? Выбор был следующим: Aneng AN8009, Richmeters 409B, Sanwa PC510a, EnergyLab VC97, Chauvin Arnoux MAX2000, TM-902C — самый дешевый, из Китая, стоит копейки.

Измерения температуры термопарой K

Для контроля был взят точный лабораторный ртутный термометр с диапазоном от 0C до 50C, шаг 0,2C. Это и будет контрольная точка, относительно которой проведем измерения температуры термопары K — сравнение датчиков различных мультиметров.

Для опытов сделаем небольшую камеру из картонной коробки, укутанную пеной, в которой закрыли все термопары и ртутный термометр. В течение часа температура выровнялась и стабилизировалась, а затем пришло время сравнения показаний:

  • Ртутный 23,0C
  • AN8009 23,0C
  • 409B 21,0С
  • PC510a 23,0С
  • VC97 22,0C
  • MAX2000 23,0С
  • ТМ -902C 24,1C.

Выиграл MAX2000, потому что показал точно 23,0C. Каждый мультиметр измерял термопарой, которая поставлялась с ним от завода.

Измерения высокой температуры термопарой

В дальнейших измерениях больше нельзя было использовать ртуть ввиду высоких температур, поэтому эталонной точкой стал MAX2000.

Подготовим нагревательную плиту в виде перевернутого утюга и проверим тепловизором распределение температуры, чтоб правильно выбрать область измерения. Установим все термоэлементы и прижмём их куском жаростойкой пены сверху и грузом. Все это для обеспечения равных условий измерения для всех термопар.

Проверку делали в диапазоне температур до 160 градусов.

Результаты измерений сведены в электронную таблицу, но было очевидно сразу, что TM-902C и Richmeters 409B не могут обеспечить слишком высокую точность (мягко говоря).

Во время измерений также замечено, что термопара от Aneng обладает огромной тепловой инерцией и требует длительного времени для стабилизации показаний. Вот почему с ним пришлось повторить серию измерений, но на этот раз с другой термопарой. В таблице обозначена как «AN8009 2». На графике показана ошибка измерения, выраженная в процентах в отношении эталонного мультиметра, то есть MAX2000.

Полезное:  Эндоскоп технический, гибкий с USB подключением

Сравнение термопары с термистором

Теперь возвращаемся к термистору NTC 10k с неизвестным B и попробуем выяснить, что с ним и как. При выполнении всех операций получена следующая диаграмма: Вертикальная ось — логарифмическая шкала. Где надпись «zm.» это эмпирические данные (реальные измерения). Вот почему всё выглядит так красиво линейно. Измерения проводились каждый 1 градус. Это красная линия и теоретически рассчитанная B = 3984. Было куплено несколько подобных, затем измерили их тоже.

Как видите — теория совпала с практикой. Красная линия совпадает с серой, которая показывает измерения купленного термистора с известным B = 3984, но отличается от измерений термистора, купленного с B = 3988, или теоретической кривой для B = 3430.

Таблица параметров термопар

И напоследок приведём ещё одну полезную таблицу — параметры самих термопар:

Тип Обозначение Материал положительного электрода Материал отрицательного электрода Диапазон измерений,

°С

Пределы отклонений, °С Класс

допуска

J ТЖК Железо, Fe Константан, Cu-Ni

(55% Cu)

0…333

333…900

±2,5

±0,0075Т

2
K TXA Хромель, Cr-Ni (90,5% Ni) Алюмель, Ni-Al (94,5 % Ni) -250…-167

-167…+40

±0,015|Т |

±2,5

3
T ТМК Медь, Cu Константан, Cu-Ni

(55% Cu)

-200…-66

-66…+40

±0,015|Т |

±1,0

3
E ТХКн Хромель, Cr-Ni

(90,5% Ni)

Константан, Cu-Ni

(55% Cu)

-200…-167

-167…+40

±0,015|Т |

±2,5

3
N ТНН Никросил, Ni-Cr-Si-Fe-C-Mg Нисил,

Ni-Cr-Si -Fe-C-Mg

-250…-167

-167…+40

±0,015|Т |

±2,5

3
R ТПП Платина-Родий (13% Rh) Платина Pt 0…600

600…1600

±1,5

±0,0025Т

2
S ТПП Платина-Родий (10% Rh) Платина Pt 0…600

600…1600

±1,5

±0,0025Т

2
B ТПР Платина-Родий (30% Rh) Платина-Родий (6% Rh) 600…800

800…1800

±4

±0,005Т

3
L TXK Хромель, Cr-Ni

(90,5% Ni

Копель, Cu- Ni

(56% Cu, 44% Ni)

-200…-100

-100…+100

±1,5+0,01|Т |

±2,5

3
M ТМК Медь Cu Копель, Cu-Ni

(56% Cu)

-200…0

0…100

±1,3+0,001|Т|

±2,5

A1, A2, A3 ТВР Вольфрам-Рений, W-Re (5% Re) Вольфрам-Рений, W-Re (20% Re) 1000…2500 ±0,0075Т 3



(Пока оценок нет)
Загрузка...

НАЖМИТЕ ТУТ И ОТКРОЙТЕ КОММЕНТАРИИ