termopara - bardzo dokładny pomiar

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.

Użytkownik "Jacek Maciejewski" snipped-for-privacy@o2.pl napisał w wiadomości news: snipped-for-privacy@40tude.net...

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.

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.

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

Użytkownik "Krenauer" snipped-for-privacy@poczta.onet.pl> napisał w wiadomości news: snipped-for-privacy@4ax.com...

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.

Użytkownik "Jacek Maciejewski" snipped-for-privacy@o2.pl napisał w wiadomości news: snipped-for-privacy@40tude.net...

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 ?

Wydaje mi się, że trochę przekombinowałeś. Temperatura zimnych końców (dodatnia) 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.

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.

Użytkownik "lwh" snipped-for-privacy@vp.pl napisał w wiadomości news:elmnal$59v$ snipped-for-privacy@news.onet.pl...

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.

Użytkownik "Krenauer" snipped-for-privacy@poczta.onet.pl> napisał w wiadomości news: snipped-for-privacy@4ax.com...

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.

Użytkownik "J.F." <jfox snipped-for-privacy@poczta.onet.pl> napisał w wiadomości news: snipped-for-privacy@4ax.com...

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 ?

Użytkownik "Piotr Gałka" snipped-for-privacy@CUTTHISmicromade.pl napisał w wiadomości news:457ee90d$ snipped-for-privacy@news.home.net.pl...

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:

się nad dokładnościami w aspekcie ułamka stopnia.

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

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.

No coś nie gra. Powinno być 1.933 mV (mam stare normy).

Użytkownik "Krenauer" snipped-for-privacy@poczta.onet.pl> napisał w wiadomości news: snipped-for-privacy@4ax.com...

Tego prawa nie znalem. Musze to przeanalizować, tylko nie wiem jak.

t1=-200 ;-5891 uV t0=0 t2=+200`; +8138 uV

t1=-200 ; ? t0=+100 t2=+200 : ?

Użytkownik "Krenauer" snipped-for-privacy@poczta.onet.pl> napisał w wiadomości news: snipped-for-privacy@4ax.com... (mam stare normy).

trochę "świeższych liczb" można tu znaleźć

Tak naprawdę tego punktu t0=0 i t0=+100 w obwodzie nie ma. Jest to punkt do którego odnosimy STE - norma określa go jako 0 C lub 20 C. Choć nic nie stoi na przeszkodzie, żeby taki punkt istniał - właśnie po to instalowano termostaty - przecież chodzi tylko o to, by istniał jakiś stały punkt, do którego można odnieść pomiar. Teraz robi się to dookoła - mierzy się temperaturę zimnych końców za pomocą innej metody pomiarowej, np. RTD, NTC.

Dnia Tue, 12 Dec 2006 18:57:09 +0100, lwh napisał(a):

To jest kawałek który rozumiem :) Zdarzyło mi sie kiedyś projektować mierniki temperatury na termoparę, stąd wiem jak konstruktorzy sobie radzą :) Bardzo popularny sposób to wygenerowanie na wejściu wzmacniacza napięcia termopary dodatkowego napięcia korekcyjnego zależnego od temperatury w miejscu podłączenia termopary do wzmacniacza. Drogą np. przepuszczenia przez odpowiednio dobrany opornik miedziany stabilizowanego prądu. Milczące założenie jest takie że zależność spadku napięcia na oporniku miedzianym w okolicy temperatur pokojowych ma liniowość analogiczną do liniowości termopary w tym zakresie. Innym, dużo rzadziej stosowanym sposobem jest termostatowanie 'zimnych końców' czyli w praktyce miejsca przyłączenia termopary. Tak wypracowane napięcie poddaje się wzmocnieniu i przetworzeniu/linearyzacji by wyświetlana była prawdziwa wartość temperatury. Oczywiście, linearyzować nie musimy gdy ograniczymy się do pomiaru napięcia i ręcznym przetworzeniu go na wartość temperatury za pomocą tabbeli. Dokładność praktyczna pomiaru zależy od klasy pomiarowej użytej termopary, kompensacji zimnych końców, właściwości wzmacniacza takich jak offsety prądowy czy napięciowy i ich dryf termiczny i starzeniowy. Także dokładność linearyzatora. Na samym końcu, oczywiście, dorzuca się do błędu pomiaru ograniczona rozdzielczość wskaźnika cyfrowego lub klasa miernika wskazówkowego.

Dnia Tue, 12 Dec 2006 18:27:46 +0100, J.F. napisał(a):

Jeszcze proszę powiedzieć jaka termopara :)

Chlernie dawno to było jak projektowałem te rzeczy ale pamiętam że krzywizny charakterystyk Fe-konstantan oraz Pt-PtRh w całym zakresie stosowalności termopary czyli odpowiednio jakieś 500st i 1200st były takie że widoczne gołym okiem na kartce książki :) Szerokozakresowe mierniki z termoparą wymagają linearyzacji o ile mają być dokładne. Mierniki na wąskie zakresy mogą interpolować liniowo odcinek charakterystyki i jeszcze zachowają przyzwoitą dokładność.