Разработка лабораторных работ по поверке средств измерения температуры

Разработка лабораторных работ по поверке средств измерения температуры Исполнитель: студентка группы Ф-54 Пр. Е. Ю. Ткачёва Научный руководитель: к. ф. -м. наук, доцент Н. А. Алешкевич Рецензент: к. ф. -м. наук, доцент В. Н. Мышковец

Цель дипломной работы Изучение физических основ, принципов и методов измерения температуры, средств измерения температуры и разработка лабораторных работ по их поверке и калибровке

Задачи üИзучить физические основы, принципы и методы измерения температуры; üРассмотреть средства измерения температуры различных видов; üИзучить методики поверки и калибровки средств измерения температуры (термопар и термосопротивлений); üРазработать лабораторные работы по поверке и калибровке средств измерения температуры.

Актуальность темы Для точного измерения температуры в рамках какого-либо технологического процесса или научного эксперимента необходимо правильно построить измерительную систему и своевременно проводить поверку и калибровку средств измерений с учетом всех влияющих факторов. Поэтому изучение методов поверки и калибровки средств измерения температуры является весьма актуальным.

Методы измерения температуры v Контактные термометры, отличительной особенностью которых является необходимость теплового контакта между датчиком термометра и средой, температура которой измеряется. v Неконтактные термометры, для измерения которыми нет необходимости в тепловом контакте среды и прибора, а достаточно измерений собственного теплового или оптического излучения.

Классификация контактных термометров Дилатометрические Биметаллические Волюметрические Термосопротивления

Физическая сущность методов контактной термометрии Закон Менделеева - Клайперона, связывающий параметры состояния – температуру , давление и объем V: Изменение объема веществ при нагревании является основой волюметрического метода измерения температуры. Согласно кинетической теории и определению шкал термометров объем жидкости или газа изменяется с температурой линейно: Для твердых тел с температурой линейно изменяется длина : В терморезистивных термометрах используется свойство проводников изменять сопротивление при изменении температуры. Температурная зависимость сопротивления имеет вид:

Классификация неконтактных методов термометрии Тепловидение Пирометрия Радиометрия

Физическая сущность методов неконтактной термометрии Полная энергия теплового излучения, просуммированная для всех длин волн связана с температурой законом Стефана-Больцмана: Существует в термометрии понятие радиационной температуры, которая по закону Стефана-Больцмана равна Под абсолютно черным телом (АЧТ) подразумевается излучение замкнутой полости в состоянии термодинамического равновесия через малое отверстие, площадь которого пренебрежимо мала в сравнении с площадью стенок полости при условии, что коэффициент поглощения электромагнитного излучения стенками полости, так называемый коэффициент черноты, близок к единице. В этом случае спектральная плотность излучения описывается законом Планка:

Температурные шкалы Размер Кельвина определяется как 1/273, 16 часть температуры тройной точки воды. В системе СИ узаконен градус Цельсия: Шкала Фаренгейта: Перевод в : Температура в Кельвинах через температуру в градусах Фаренгейта выразится как: Температурные интервалы в шкале Кельвина и Реомюра относятся как 100/80 или как 5/4, т. е. : Для пересчета температур справедливо:

Поверка совокупность операций, выполняемых с целью подтверждения метрологических характеристик установленным требованиям и пригодности к применению Калибровка совокупность операций, выполняемых с целью определения действительных значений метрологических характеристик

Термопара Термопары, представляющие из себя два разнородных, спаянных по концам проводника.

Эффект Зеебека Состоит в том, что в замкнутой цепи, состоящей из разнородных проводников, возникает термо-ЭДС, если места контактов поддерживают при разных температурах. Цепь, которая состоит только из двух различных проводников называется термоэлементом или термопарой

Типы термопар Тип термопары Буквенное обозначение на НСХ Диапазон рабочих температур, °С ТЖК ТХА ТМК ТХКн ТХК ТНН ТПП 13 ТПП 10 ТПР J К Т Е L N R S В А-1 А-2 А-3 I от -200 до +750 от -200 до +1200 от -200 до +350 от-200 до+700 от -200 до +600 от -270 до +1300 от 600 до+1700 от 0 до +2200 от 0 до +1800 от 0 до + 800 ТВР ТСС

Холодный и горячий спаи термопары Термоэлектрический термометр: 1 – корпус; 2 – термоэлектроды; 3 – компенсационные провода; 4 – милливольтметр.

Источники погрешности термопар ØФормирование спая ØОбразование термоэлектрической неоднородности ØИскажение градуировочной характеристики ØСопротивление изоляции ØГальванический эффект ØТепловое шунтирование ØЭлектрические шумы Ø Подбор термопарной проволоки

Термометр сопротивления Термосопротивления - термометры, принципом действия которых является измерения сопротивления проводника с изменением температуры.

КАЛИБРОВКА ТЕРМОПАРЫ ПО ОБРАЗЦОВОМУ ТЕРМОМЕТРУ СОПРОТИВЛЕНИЯ Цель работы: Ознакомление с метрологическими аспектами температурных измерений – с процедурой передачи размера единицы термодинамической температуры от образцового. Приборы и принадлежности: 1 Образцовый платиновый термометр сопротивления 2 Рабочая термопара 3 Термостат в виде муфельной печи 4 Вольтметр постоянного тока В 2 -36 5 Омметр Щ 306 -1

Лабораторная установка

Зависимость термо-ЭДС от температуры

Лабораторная работа ПОВЕРКА ТЕРМОМЕТРА СОПРОТИВЛЕНИЯ Цель работы: Изучение устройства и принципа работы термометра сопротивления, а также освоение методики и приобретение навыков поверки номинальной статической характеристики (НСХ) термометров сопротивления платиновых. Приборы и принадлежности: 1 Термопара типа ТХА 2 Платиновый термометр сопротивления ТСП-Н 3 Термостат в виде муфельной печи 4 Омметр Щ 306 -1 5 Вольтметр постоянного тока В 2 -36

Зависимость сопротивления от температуры

Результаты дипломной работы üРассмотрены контактные и бесконтактные методы измерения температуры и различные типы термометров. ü Рассмотрены методы поверки различных типов термометров. üРазработна лабораторная работа «Калибровка термопары по образцовому термометру сопротивления» . üРазработна лабораторная работа «Поверка термометра сопротивления» . üДанные лабораторные работы внедрены в учебный процесс по спецкурсу «Законодательная и прикладная метрология» .

Спасибо за внимание