Laborübung der Mess- und Automatisierungstechnik Temperaturmessung

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1 aborübung der Mess- und Automatisierungstechnik Temperaturmessung Versuch : Pt00 Widerstandsthermometer Bearbeiter: Betreuer: r. ommerlatt Übungsgruppe: / A Versuchsdatum: 9. ezember 00

2 aborübung Temperaturmessung Aufgabe : Bestimmung der Badtemperatur mit einem Widerstandsthermometer ( ) und manuell ( ) abzugleichender WHEATTONE- Brücke. Messergebnisse: 4,7Ω Hg 64,C ie kale des Quecksilberthermometers ist in chritte von 0,K eingeteilt. Auswertung: Es wurde eine reileiterschaltung gewählt. 4,7 ± 0,05Ω aus tudienanleitung. 67 Tabelle N 778 Hg 64, ± 0,C Hg ±0,C Pt wird mit Hilfe linearer nterpolation bestimmt. Als nterpolationspunkte werden dabei Grundwerte der genormten Kennlinie eines Pt-00 Messwiderstandes aus N EN 6075 verwendet. y x x x x 0 y y0 Geradengleichung aus Punkten x x0 x0 x Pt 4,7Ω,4Ω 4,7Ω 7,08Ω 70 C 60 C 7,08Ω,4Ω,4Ω 7,08Ω Pt 6,8 C ±0, C nsicherheit der Temperatur, welche sich aus der Widerstandsermittlung ergibt ±0,69 C Fehlergrenze Messwiderstand Pt 00 Klasse B für 6,8C (aus tudienanleitung. 96) Pt 6,8 ± 0,749 C ie beiden Messwerte für die Badtemperatur dürfen sich maximal um,049 K unterscheiden, um als richtig zu gelten. --

3 aborübung Temperaturmessung Aufgabe: ntersuchung des Einflusses des eitungswiderstandes bei Zwei () und reileiterschaltung () Auswertung: Zweileiterschaltung reileiterschaltung Hg 64, ± 0,C 64, ± 0,C Messwert 8 ± 0,05Ω 4,7 ± 0,05Ω Pt 98,66 ± 0,9 C 6,8 ± 0,749 C 4,86 K systematischer Fehler l Entfernung zwischen Thermometer und Messgerät κ elektrischer eitwert A eiterquerschnitt l A π m π l d 8 4,7 57 0,5 74, 4 4 mm 4 κ κ ( ) Ω mm m Ein dem Zusatzwiderstand äquivalenter Fehler tritt bei einer Entfernung von 74,4 m zwischen Thermometer und Messgerät auf. ±0,69 C Fehlergrenze Messwiderstand Pt 00 Klasse B für 6,8C (aus tudienanleitung. 96) ±0,4 Ω Fehlergrenze des Messwiderstandes umgerechnet in einen Fehler der Widerstandsermittlung π m π l κ d 0,4Ω57 0,5 mm, 4m 4 mm 4 Es wäre eine Entfernung von,4m zulässig, wenn klein gegenüber der Fertigungstoleranz des Messwiderstandes sein soll. ie eitungslänge hat großen Einfluss auf die Widerstandsmessung. er gemessene Widerstand würde mit zunehmender eitungslänge immer größer werden, so dass die ermittelte Temperatur um Größenordnungen zu hoch sein kann. ies kann mit Hilfe der Fehlerrechnung ausgeglichen werden. azu müsste für jede eitung der eitungswiderstand ermittelt und vom Messwert abgezogen werden. iese Variante ist bei einer Vielzahl von eitungen äußerst aufwendig. Abhilfe schafft die reileiterschaltung, bei welcher der eitungswiderstand auf den Messwert keinen Einfluss hat, erfordert allerdings eine dritte eitung. --

4 aborübung Temperaturmessung -- Zweileiterschaltung: für für Zweileiterschaltung: 4 für 0 nach mformung für {,Ι 4

5 aborübung Temperaturmessung -4- reileiterschaltung: für Herleitung: ' () () ) )( ( ) ( () ) ( ) ( (4) aus () und () ergibt sich: (5) aus () und () folgt: ) ( (6) (),(5) und (6) in (4) einsetzen, ergibt: ( )( ) 4 für 0 folgt dann (siehe oben),ι Ι '

6 aborübung Temperaturmessung Aufgabe : Prüfung einer aus Bausteinen der Prozessmesstechnik zusammengesetzten Temperaturmesskette Auswertung_ Teil : Ana 6C ig 6,5C Hg 64,C Ana Hg 6 64, Ana,K Ana % 64, Hg ig,8k ig ig Hg Hg 6,5 64, 00 00,8% 64, Fehler der einzelnen Bauteile ensor: 65 ensor ± ( 0, 0,005 ) ± 0, C Fehler der anderen Bauteile wird mit folgender Formel berechnet Messbereich Klasse Fehlergrenze ± 00 Messumformer: analoge Anzeige: digitale Anzeige: ± 0, 6 C Messumform er ± C Ana log ± 0, C igital maximale Messunsicherheit max ensor Messunformer Ana log/ igital analog: max ±, 5 C digital: ±, 5 C max wahrscheinliche Messunsicherheit wahr ± ensor Messumformer Ana log/ igital analog: digital: ±, 8 C wahr ± 0, 865 C wahr -5-

7 aborübung Temperaturmessung Baugruppe mit größter Messunsicherheit analog digital ± 0, 65 C Anzeiger ± C ensor Anteil des Fehlers der Baugruppe an max Anzeiger Temperaturmesskette 0,45 ensor Temperaturmesskette 0,468 ie Bauglieder mit der größten Messunsicherheit haben sowohl in der analogen als auch in der digitalen Messung einen Anteil von über 45% an der Gesamtmessunsicherheit..h. das Bauteil mit der größten Messunsicherheit hat starken Einfluss auf die Gesamtmessunsicherheit. aher ist bei der Auswahl der Bauteile darauf zu achten, dass die Messunsicherheit der Bauteile ungefähr gleich groß ist und nicht ein Bauteil einen besonders großen Anteil an der Messunsicherheit besitzt. Auswertung_ Teil : Messwerttabelle [Ω] ig [C] Ana [C] 8 97, , , , ,9 0 0,9 ie olltemperatur wird mit Hilfe der Tabelle aus N EN 6075 aus dem eingestellten Widerstand ermittelt. Zwischen den Tabellenwerten wird linear interpoliert. Ana / ig Ana / ig oll [Ω] oll [C] Ana [C] ig [C] 0,56 0,56 0, ,54 0,54 0,64 6 4,9 0,9 0,79 4 6,98 0,0 0,68 80,6 0,6 0, ,6 0,6 0,8-6-

8 aborübung Temperaturmessung Fehler der einzelnen Bauteile Messumformer: analoge Anzeige: digitale Anzeige: ± 0, 6 C Messumform er ± C Ana log ± 0, C igital Fehler analog: Fehler digital: ±, 6 C Ana ± 0, 865 C ig Fehlerdarstellung [C],8,6,4, 0,8 0,6 0,4 0, 0,56 0,54 4,9 6,98 80,6 98,6 [C] analog digital zulässig analog zulässig digital ie von den Herstellern garantierten Fehlergrenzen werden für den Messumformer und den Analoganzeiger eingehalten. ie Fehler vom Messumformer in Zusammenhang mit dem igitalanzeiger sind grenzwertig. ie tendieren aber dahingehend, dass der zulässige Fehler überschritten wird. ie vom Hersteller garantierten Fehlergrenzen werden nicht eingehalten. -7-