Jak uwzględnić temperaturę otoczenia w pomiarach termopar K przy różnych temperaturach?

Tue Dec 12, 2006 1:23 pm   

Czy jest tu jakiś specjalista od zasady działania termopar ?

Pytanie jest: jak uwzględniać temperaturę otoczenia ?

Ile termopara K da napięcia, jeśli zimny koniec będzie miał +30 stopni
Celsjusza a gorący +50 st.C?
798 uV czy 820uV?

W temperaturze -250 st.C idealna termopara K ma dać -6404 mikrowolty
Jeśli zimny koniec będzie w temperaturze pokojowej 20 stC to ma dać 6458 uV
czy 7202 uV ?

W temperaturze +1350 st.C idealna termopara K ma dać -54138 mikrowolty
Jeśli zimny koniec będzie w temperaturze pokojowej 20 stC to ma dać 53451 uV
czy 53340 uV ?

Wyciag z ITS90 {0 st} dla termopar K
+1350 st.C : 54138 mikrowolty
+1330 st.C : 53451 mikrowolty
+50 st.C : 2023 mikrowolty
+30 st.C : 1203 mikrowolty
+20 st.C : 798 mikrowolty
-250 st.C : -6404 mikrowolty
-270 st.C : -6458 mikrowolty

Tue Dec 12, 2006 1:33 pm   

Dnia Tue, 12 Dec 2006 13:23:20 +0100, lwh napisał(a):


Termopary dają ściśle zdefiniowaną wielkość napięcia proporcjonalną
(prawie) do różnicy temperatur. Jeśli dysponujesz jakąś tabelą U=f(dT) to
bez podania dla jakiej temperatury zimnych końców ją spisano jest ona
bezużyteczna. Zwłaszcza że niekiedy domyślnie się je podaje dla 20stC a
niekiedy dla 0st
Jeśli w tabeli występuje jednak pozycja dla której U wynosi zero, to
możesz uważać że właśnie ta temperatura jest temp. odniesienia. Jeśli nie
ma takiej pozycji, możesz ekstrapolować wykres, ale ostrożnie bo dla dużych
przedziałów temperatur zależność nie jest liniowa.
--
Jacek

Tue Dec 12, 2006 2:02 pm   

Użytkownik "Jacek Maciejewski" napisał w wiadomości


Właśnie o to mi chodzi, jak to uwzględniać, jak "ekstrapolować wykres" ?
Tabela w Polskiej Normie, (identyczna z ITS90) jest odniesiona do 0 st.C.
Stara IPTS68 (minimalnie inna od ITS90) tez byla dla 0
Tabeli na inne temperatury nie widziałem.

Podane liczby wynikają z dwóch sposobów
"staromodnego" z mostkiem kompensacyjnym, który dodawał napięcie zależnie od
temperatury otoczenia, ale nie związane z temperaturą gorącego końca, oraz
taki, który wydaje mi się słuszny, dodający temperaturę otoczenia do
napięcia termopary
Generalnie chodzi o to jaki wpływ ma temperatura jednego końca na zjawisko
termoelektryczne ?
Czy jeśli różnica miedzy gorącym końcem a zimnym wynosi np. 100 stC, ro
napięcie znikomo zależy od temperatury jednego z końców, czy bardzo zależy ?
Jeśli gorący koniec będzie we wrzątku 100 stC, a zimny w "lodzie z woda"
0stC, to K ma dac 4096 uV.
Jeśli gorący będzie w 150 stC a zimny w 50 stC to dalej da 4096 uV czy inne
napiecie ? Jakie ?

Rozważanie jest teoretyczne, bo nie ma tak dokładnych termopar, ale są tak
dokładne mierniki.
Mam jeden taki i nie chce mieć dokładności 1 stC (powinien mieć błąd
mniejszy niż ćwierć stopnia, a ma na krańcach 20 stC) . Szukam przyczyn, a w
zasadzie odrzucenia tego typu z użytku. Jego "problem" jest własne w
metodzie kompensacji temperatury otoczenia.

Tue Dec 12, 2006 4:48 pm   

On Tue, 12 Dec 2006 14:02:19 +0100, "lwh" wrote:


Witam. Cytat z książki "Termometria przemysłowa" W.Augustyniak, T.Burakowski,
J.Giziński: 'We wszystkich przypadkach, gdy rzeczywista temperatura odniesienia
różni się os znamionowej, do pomierzonej wartości STE należy wprowadzać
poprawkę, równą różnicy wartości STE dla temperatury znamionowej i
rzeczywistej'. Dla powyższego przykładu wartością poprawną będzie STE(150
C)-STE(50 C): 6137 uV - 2022 uV = 4115 uV. Dla przykładów z wcześniejszego
posta, poprawne są te drugie wartości tj. 820uV, 7202 uV, 53340 uV.



--
Pozdrawiam
Krenauer

Tue Dec 12, 2006 5:11 pm   

Dnia Tue, 12 Dec 2006 14:02:19 +0100, lwh napisał(a):


Termopara nie mierzy różnicy temperatur pomiedzy gorącym końcem a
otoczeniem tylko pomiędzy gorącym a zimnym końcem. Czyli dla wariantu
0-100st napiecie będzie takie samo jak dla 50-150st (pamiętając o
niedoskonałej liniowości
Skoro masz tabelę z temp. odniesienia 0st, to umieść zimne końce w 0st i
napięcie będzie 0 dla zera stopni i 4096 dla 100st. Jeśli umieścisz je w
temp. 20 st to termopara wygeneruje dla 0st napięcie -4096/5 czyli -819uV a
dla 100st +(4019-819)uV
--
Jacek

Tue Dec 12, 2006 5:37 pm   

Użytkownik "Krenauer" napisał w wiadomości




Dzięki za odpowiedź
Tak były robione przyrządy pomiarowe klasy nie lepszej niż 0,5 . Metoda
kompensacji zimnych końców nie ma znaczącego wpływu na dokładność.

Czy to jest słuszne dla większych dokładności w pełnym zakresie temperatur i
nowoczesnymi dokładnymi woltomierzami? Mam wątpliwość.

Tue Dec 12, 2006 6:05 pm   

Użytkownik "Jacek Maciejewski" napisał w wiadomości


Właśnie to staram się zweryfikować
Krenauer, cytował starą książkę, nakazująca dodawać STE.

Dla niewielkich odchyłek nie ma wielkich różnic
Liczby które podałem w pierwszym poście różnią się bardzo.
Jeśli nie ma znaczenia czy temperatura jest -200 +/-20 stC, to dobrze
Jeśli jednak oczekuję większych dokładności , jest problem w samej teorii
pomiarów termoparami.

W interesującym mnie przypadku zimny koniec ma temperaturę otoczenia, bo
taki wybrano przyrząd pomiarowy. Różnica jest minimalna. Zależy od
umiejscowienia czujnika temperatury otoczenia w złączu do którego
przykręcony jest kabel kompensacyjny termopary

Jeśli napięcie z termopary poddano konwersji (linearyzacji) i na koniec
dodano temperaturę otoczenia, otrzymuje się inny wynik jeśli najpierw dodano
napięcie odpowiadające temperaturze otoczenia, a potem wynik poddano
konwersji (linearyzacji)

Byłeś uprzejmy stwierdzić, że napięcie termopary nie zależy od bezwzględnej
temperatury końca, a tylko od różnicy temperatur. Mi się też tak wydaje i to
chcę w tym wątku zweryfikować, negując stare zalecenia konstrukcyjne
(dodawać STE, potem linearyzować).

Bądź uprzejmy przeanalizować rozbieżność wyniku , gdy mierzymy np.
temperaturę -200 stC
Raz niech temperatura otoczenia i zimnego końca jest zero, a drugi raz 50
stC

Podane przeze mnie w pierwszym poście przykładowe liczby 6458 uV 7202 uV
dają 11% różnicy
Jaka jest faktycznie temperatura: -250 czy -278 stopni ?

Tue Dec 12, 2006 6:23 pm   

On Tue, 12 Dec 2006 18:05:25 +0100, "lwh" wrote:



obniża STE i dlatego wprowadza się ją do rachunków nie jako temperaturę, ale
jako napięcie. Te procenty różnicy biorą się tylko z nieliniowości
charakterystyk termopar.

--
Pozdrawiam
Krenauer

Tue Dec 12, 2006 6:27 pm   

On Tue, 12 Dec 2006 17:11:40 +0100, Jacek Maciejewski wrote:

No wlasnie Jacku .. wezmy moze temperatury 0-50 i 1000-1050.

Napiecie zalezy od wlasciwosci materialow .. czy te przez tych 1000
stopni nie zmieniaja sie na tyle roznie zeby napiecia wyszly inne ?

A z drugiej strony rozwazam sprawe w inny sposob .. i wychodzi mi ze
masz racje.

J.

Tue Dec 12, 2006 6:38 pm   

Użytkownik "lwh" napisał w wiadomości


Nigdy nie miałem nic do czynienia z termoparami.
Przyjmuję, że każde złącze wytwarza jakieś napięcie.
Jak sobie wyobrażę dwie połączone w szereg termopary, z dwoma środkowymi
złączami w 0 st C to mi wychodzi, że dla termopary bez tych złącz trzeba po
prostu odjąć wartości z tej tabeli w której podawane są wartości dla napięć,
gdy jedno złącze jest w 0 st.C i nie wydaje mi się, aby to była jakaś stara
uproszczona metoda.

Nie bardzo rozumiem o jakim linearyzowaniu jest mowa skoro jest jakaś pełna
tabela dla wszystkich temperatur.
P.G.

Tue Dec 12, 2006 6:57 pm   

Użytkownik "Krenauer" napisał w wiadomości



Ja się z Tobą zgadzam. Ja wiem, że tak jest. Ja się pytam, czy to na pewno
jest dobrze.
Wiemy , że termopara jest nieliniowa, wiemy, że 2 wieki temu Seeback odkrył
swoje zjawisko.
Wiemy, że fabryczna termopara jest niepowtarzalna i niedokładna.
Wiemy tez, że popularne dziś mierniki do termopar mają rozdzielczość 0,1stC
i niewiele gorszą dokładność.

Co jednak one pokazują ? Bzdury na ostatnich 2 cyfrach , czy coś
wartościowego metrologicznie?
Nie jest obojętne na wynik, czy dodam temperaturę otoczenia jako stopnie po
linearyzacji czy mikrowolty przed linearyzacją.

Ja się grzecznie pytam i o tym założyłem ten wątek, co konstruktorzy zrobili
z temperaturą otoczenia ?
Jak i kiedy ją uwzględnili w nieliniowości ?
Podane przeze mnie przykłady liczbowe wprowadzają "zamęt" w zaleceniach
sprzed 100 lat , dotyczących sposobu kompensacji zimnego końca .
Dziś 16 bitowy przetwornik dla woltomierza nikogo nie rajcuje.
Na nic jednak ten ultra dokładny komputer, skoro wzory fizyczne są z czasów
suwaków logarytmicznych.

Ja zaś mam faktyczny problem pomiaru temperatury.
Cos gorącego i drogiego szlag mi trafia. Mam potrzebę dokładnie mierzyć
temperaturę, gdy wszystko wokół się zmienia.

Tue Dec 12, 2006 7:01 pm   

Użytkownik "J.F." napisał w wiadomości


Na pewno się zmieniają. Jest pytanie jak bardzo
"Metodą dodaj STE" wyszłoby, że pierwszym przypadku uzyskujemy 2mV, a w
drugim 41mV
Coś tu zdecydowanie nie gra. Na dodatek im bliżej krańców wytrzymalości
termopar przyrosty napięcia sa mniejsze.


Czy możesz znaleźć jakąś wiedzę z fizyki, chemii, by mi powiedzieć jak ma
być ?

Tue Dec 12, 2006 7:12 pm   

Użytkownik "Piotr Gałka" napisał w
wiadomości

Obowiązująca dziś tabelka ITS90 podaje normatywne napięcia przy temperaturze
zimnego końca 0 st C
W rzeczywistych, praktycznych pomiarach tak dobrze nie ma. Nikt nie nosi ze
sobą wzorca temperatury z punktem potrójnym wody, w którym moczy drugą
termoparę.

Za oknem jest zimno, w pokoju ciepło, przy piecu gorąco. Coś ten przyrząd z
tym robi. Pytanie jak dokładnie.

Zobacz jakikolwiek przyrząd do temperatur z termoparami, choćby:
http://www.czaki.pl/czaki/index.php?p=3&ma=&ms=&sid=4e9d8814f8a1c29c7f214fc9a512f1c0
http://www.lumel.com.pl/pl/oferta/aparatura_pomiarowo_regulacyjna/mierniki_tablicowe_cyfrowe/temperatury/art111.html
http://www.lumel.com.pl/pl/oferta/aparatura_pomiarowo_regulacyjna/czujniki_temperatury/_uniwersalne/
Zastanów się nad dokładnościami w aspekcie ułamka stopnia.

Sprawa termopar na tej grupie od czasu do czasu się pojawia. Różne
oczekiwania konstruktorzy mają.

Tue Dec 12, 2006 7:20 pm   

On Tue, 12 Dec 2006 18:57:09 +0100, "lwh" wrote:


No dobra. Próba ASCII art:

___________0_________
/ \
t1./ \.t2
\ /
\___________0_________/

t0

t0 - temperatura odniesienia
t1 - temperatura mierzona
t2 - temperatura zimnych końców
0 - punkty o tej samej temperaturze

Oto ilustracja jednego z praw, na których opiera się pomiar temperatury z
użyciem termoelementu - prawa kolejnych (pośrednich temperatur): STE obwodu o
temperaturze spoiny pomiarowej t1 i temperaturze spoiny odniesienia t2 jest
równa algebraicznej sumie STE tego obwodu odpowiednio o temperaturach spoin t2 i
t0 oraz t1 i t0, gdzie t2 jest dowolną temperaturą.
Właściwie pierwsze słyszę o linearyzacji termopar - przecież norma określa
wartość STE dla każdej temperatury w odpowiednim do typu czujnika zakresie.
Trzeba tylko skompensować temperaturę "zimnych" końców.



--
Pozdrawiam
Krenauer

Tue Dec 12, 2006 7:28 pm   

On Tue, 12 Dec 2006 19:01:39 +0100, "lwh" wrote:




--
Pozdrawiam
Krenauer