Inhomogenitet i termoelement. Inhomogenitet i termoelement. SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut



Relevanta dokument
Dimensionerande bränder i tåg och bussar - Status report - Brandforsk projekt

En ideal op-förstärkare har oändlig inimedans, noll utimpedans och oändlig förstärkning.

4 Laboration 4. Brus och termo-emk

Västsvenska paketet Skattning av trafikarbete

SMHI Prognosstyrning. För lägre energiförbrukning och bättre inomhusklimat

Arbetsmiljöverkets allmänna råd om tillämpningen av föreskrifterna om stegar och arbetsbockar

Kontaktperson Datum Beteckning Sida Torsten Sjögren P (8) SP Bygg & Mekanik Torsten.Sjogren@sp.se

Kortlaboration 3. 1 Mätning av temperatur med hjälp av temoelement.

JÄMTKRAFT ELNÄT AB Magnetfält från ledningar mellan Odensala och Brunflo

Att ansluta en fastighet till Karlstads Stadsnät och bygga ett fastighetsnät.

Kompletterande lösningsförslag och ledningar, Matematik 3000 kurs B, kapitel 1

Varmförzinkning i nickellegerade bad för och nackdelar

Brandsäker rökkanal. Skorstensfolkets guide till en trygg stålskorsten

I princip gäller det att mäta ström-spänningssambandet, vilket tillsammans med kännedom om provets geometriska dimensioner ger sambandet.

Mätdatum (nr 1 9) resp ((nr 10 12)

DOM Stockholm

RAI-S Rodervinkelsvisare Installationsmanual

LUFFARSCHACKETS GRUNDER

Eftersom det endast är en fristående strömslinga man påverkar då man trycker på knappen säger man att omkopplaren i bild 1 är en enpolig omkopplare.

Allt fler kvinnor bland de nyanställda

REALTIDSÖVERVAKNING, KONTROLL, STYRNING OCH PROAKTIV BESLUTSHANTERING AV VATTENLEDNINGSNÄT

Polismyndighetens behandling av personuppgifter i signalementsregistret

Certifikat 0251/99. Handelsnamn ISOVER FIREPROTECT 150, ISOVER FIREPROTECT 150F

Användning av fungicider på golfgreener: vilka risker finns för miljön?

Utvecklingen av löneskillnader mellan statsanställda kvinnor och män åren

Järnvägens elanläggningar

Kontaktperson Datum Beteckning Sida Mathias Johansson PX (3) Energiteknik mathias.johansson.et@sp.se.

Temperaturregulator QD/A Drews Electronic MANUAL. Komponenter för automation. Nordela

Tänker du inrätta ny avloppsanläggning eller rusta upp din gamla?

ORO FÖR PERSONLIG INTEGRITET PÅ NÄTET ANNIKA BERGSTRÖM

Bilaga B - Hantering av brandfarlig gas

KOMMISSIONENS FÖRORDNING (EU) nr / av den

Överklagande av en hovrättsdom våldtäkt mot barn

Slitskyddade skovlar för slunghjul

Tentamen SSY 065, lördag 14/4, 08:30-12:30, M. Examinator: Martin Fabian, (772) 3716 Tider för lärarens närvaro: 09:30, 11:30

För bättre trafiksäkerhet. Blomlådor i gatan

BEFOLKNING: S 2010: Frida Saarinen

Åtkomlighet för Räddningstjänsten

DOM Stockholm

VOLVO OCEAN RACE STOPOVER STOCKHOLM 2009

BFL102/TEN1: Fysik 2 för basår (8 hp) Tentamen Fysik april :00 12:00. Tentamen består av 6 uppgifter som vardera kan ge upp till 4 poäng.

Föreläsning 2 Mer om skyddsjord.

9-1 Koordinatsystem och funktioner. Namn:

LiTH. WalkCAM 2007/05/15. Testrapport. Mitun Dey Version 1.0. Status. Granskad. Godkänd. Reglerteknisk projektkurs WalkCAM LIPs

Marknadskontroll av byggprodukter, slutrapport för produktgruppen kaminer

Avfallsutrymmen. Råd och anvisningar för. samt transportvägar

Information Coding / Computer Graphics, ISY, LiTH. Integrationsmetoder

ELLÄRA. Denna power point är gjord för att du ska få en inblick i elektricitet. Vad är spänning, ström? Var kommer det ifrån? Varför lyser lampan?

Med all säkerhet. Geberit PushFit rör-i-rör-system.

Material föreläsning 8. HT2 7,5 p halvfart Janne Färm

GENERELLA MONTAGE- OCH UNDERHÅLLSINSTRUKTIONER

Milk Island Bruks- och skötselanvisning

SLUTRAPPORT (Ref.nr ): Optimerad design för gjutna komponenter - Defekters inverkan på hållfastheten i aluminiumgjutgods

Södertörns brandförsvarsförbund

THALASSOS C o m p u t a t i o n s. Ny hamn i Trelleborg. Modellberäkning av vattenomsättningen öster och väster om hamnen.

reviderad Bullerutredning för åtta verksamheter i Storängen, Huddinge R01. Uppdragsnummer:

BESLUT 1 (9) BESLUT Dnr: Gyproc AB Box BÅLSTA

Social- och välfärdspolitik. Fördelningen av inkomster och förmögenheter. sammanfattning

Gör det själv uppgifter 3 : konsumentteori

Reglerbar dränering mindre kvävebelastning och högre skörd

Uppvärmning, avsvalning och fasövergångar

ARBETSDOMSTOLEN Beslut nr 56/12 Mål nr B 96/12

Energibok kraftvärmeverk. Gjord av Elias Andersson

PM-Riskutredning för ny detaljplan Bockasjö 1, Borås

PLANCKS KONSTANT.

Sweco Environment AB. Org.nr säte Stockholm Ingår i Sweco-koncernen

SLALOMINGÅNGAR hur svårt kan det vara?

Sluttäckning deponi MY

Wirsbo Golvvärme Wirsbo Push 20/25

Manual Jourläkarschema Närhälsan V7 - Version 1.0

Manual för administration av abonnemang

Sökande SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut

DOM meddelad i Nacka Strand

Övergiven gård i Uggledal, Askim

Akustik. Läran om ljudet

Södra Kedum kyrka Klimatmätningar vid snabb uppvärmning med varmluft

Samhällsbyggnadskontoret Tillgänglighet i gatumiljö Bilaga 2 Riktlinjer för utformning

Tekniska kontoret erbjuder god service i form av god tillgänglighet, gott bemötande samt leveranssäkerhet. Vi utvecklar och sköter om staden

BRUKSANVISNING SMART. Äggkläckningsmaskin

Tillsyn enligt personuppgiftslagen (1998:204) Bolagsverkets utlämnande av personuppgifter till Bisnode AB

Medborgarförslag om bättre stöd till barn med tidiga tecken på psykisk ohälsa

UPONOR VVS GOLVVÄRME SYSTEM 17. Handbok för Uponor Golvvärmesystem 17

Samhällsbyggnadsförvaltningen. Anmälningsärenden 2015

BRANDSKYDDSLAGET AB Jörgen Thor Docent, Teknologie Doktor

Tillgångsbegreppen enligt K3 och K2. En guide för studenter

Analys av trafiken i Oskarshamn vid ankomst Gotlandsfärja

Kvantfysik - introduktion

Bostadsköpet & tryggheten

Predator Digital 3D. Predator Digital 3D. Bruksanvisning. Version 1.0

Luftföroreningar i Stockholms och Uppsala län samt Gävle och Sandviken kommun

2012:6 Nyföretagande i Eskilstuna

Bruksanvisning Field Finder

GYLT/GYLS. Manual. Sid 1(6) Smidig och enkel anslutning med M12-kontakten. Mekanisk specifikation

Förstudie väg 42 förbifart Sjöbo

Magneter. En magnet har all-d en nord- och en sydände. Magneter används -ll exempelvis kompasser, magnetlås, fästmagneter.

Information till dig som är intresserad av att ställa ut blomlådor på din gata för att minska bilarnas hastighet.

6-3 Statistikgranskning. Namn:

Test av kranspetsvågar i virkesfordon

Skapa systemarkitektur

Transkript:

Inhomogenitet i termoelement SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut Inhomogenitet i termoelement Termoelement används allmänt inom industrin, för att mäta temperaturer inom ett mycket stort temperaturintervall. Beroende på typen av material i termoelementen kan dessa efter en tids användning förändras på grund av hög temperatur och yttre påverkan så att inhomogeniteter bildas i termoelementmaterialet och stora mätfel kan uppstå. Figur 1. Spetsen på ett termoelement. Termoelement används allmänt, för att mäta temperaturer från 200 C till över 2000 C. Att termoelementen är så allmänt använda, beror på att de är väl lämpade för de flesta mätsituationer. Termoelementen har dock en betydelsefull nackdel, nämligen dess benägenhet att förändra sin utsignal på grund av omgivningspåverkan. Exempel på sådana omgivningsfaktorer är hög temperatur, kemisk och mekanisk påverkan, som leder till inhomogeniteter i termoelementtrådarna. Resultatet är mätfel av okänd storlek, som kan uppstå redan vid första användningen. Dessa inhomogeniteter kan hos vissa typer av termoelement förorsaka mätfel som uppgår till tiotals grader vid höga temperaturer. Mätprincip Ett termoelement består i princip av två sammanfogade homogena metalltrådar av olika material. Den sammanfogade änden, med elektrisk kontakt mellan trådarna, kallas ofta varma lödstället av historiska skäl. Den andra änden av termoelementet med de två fria trådändarna som är anslutna till spänningsmätaren kallas ofta av samma skäl kalla lödstället. SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut Mätteknik Box 857, 501 15 BORÅS Telefon: 010-516 50 00, Telefax: 033-13 55 02 E-post: info@sp.se, Internet: www.sp.se SP INFO 2009 2009-09-10

Om det är en temperaturdifferens mellan termoelementets varma lödställe, placerat vid mättemperaturen, och dess kalla lödställe, placerat vid referenstemperaturen (ofta 0 C i ett isbad), uppkommer en spänningsdifferens mellan trådarna i referenspunkten. Denna spänning kan sedan mätas och räknas om till temperatur. T 2 (Mättemperatur) Varma löstället T 1 (Referenstemperatur) Kalla lödstället Material A U~ T 2 - T 1 Material B Figur 2. Princip för ett termoelement. Är de olika materialen i de båda trådarna i termoelementet homogena, med avseende på de termoelektriska egenskaperna, beror den uppkomna spänningsdifferensen enbart på skillnaden i temperatur mellan mätpunkten och referenspunkten. Om materialen i trådarna inte är homogena, påverkas dock den uppmätta termospänningen inte bara av temperaturskillnaden mellan mätpunkt och referenspunkt, utan också av temperaturgradientens placering utefter trådarna. Detta därför att den uppkomna termospänningen inte bildas i det varma lödstället utan utefter hela temperaturgradienten från det varma lödstället till det kalla lödstället. T T 2 (Mättemperatur) T 1 (Referenstemperatur) U ~ T 2 -T 1 Figur 3. Princip för ett termoelement. Termospänningen alstras där temperaturen ändras. Metoder för inhomogenitetsmätningar När man skall undersöka ett termoelements homogenitetsstatus är det i huvudsak två varianter av utrustningar som finns till förfogande. Antag att det är ett oädelt mantlat termoelement som skall kalibreras i ett vätskebad eller en rörugn. Det vanligaste är då att det inte finns någon speciell inhomogenitetsmätutrustning att tillgå. Mätningarna måste då göras i den befintliga kalibreringsutrustningen. Från maximalt införingsdjup dras termoelementet stegvis ut ur badet eller ugnen. Vid varje steg noteras termospänningen när termoelementet kommit till jämvikt.

Tillsammans med kalibreringsobjektet förflyttas en referenstermometer som ger temperaturen i badet eller ugnen. I detta fall utsätts termoelementet för en brant temperaturgradient vid badytan eller vid ugnsmynningen. Om man förutom kalibreringsutrustningen har en särskild utrustning för inhomgenitetsmätningen är den oftast av tvågradienttyp. Mätprincipen är densamma som gäller för vår utrustning. För att kunna mäta eventuella inhomogeniteter hos ett termoelement utnyttjar vi förhållandet, att om bara varma- och kalla- lödstället hålls vid samma temperatur skall den uppmätta termospänningen vara 0 även om temperaturen i mellanområdet avviker. En kort väldefinierad värmezon förflyttas längs termoelementet medan dess mätpunkt och referenspunkt hålls vid samma temperatur och termospänningen noteras. I detta fall utsätts termoelementet för två branta temperaturgradienter en på var sida av värmezonens maximum. Det är alltså bara när värmegradienterna passerar inhomogeniteter i termoelementet som det uppstår en spänningsskillnad mellan termoelementets trådar Figur 2. Testutrustning för inhomogenitetsmätningar. Förflyttningen är automatiserad och styrs från dator med hjälp av ett mät- och styrprogram. Termospänningen registreras under förflyttningen via en nanovoltmeter kopplad till datorn och redovisas i diagramform, där termoelementets homogenitetsstatus kan avläsas. Värmezonen åstadkoms med hjälp av en hetluftsfläkt som kan ge maxtemperaturen 700 C. Två vridbara kalluftsfläktar, en på var sida av värmezonen, gör det möjligt att variera lutningen på värmezonens båda temperaturgradienter. Genom att ändra lutningen på gradienterna kan man simulera olika förhållanden som råder vid praktiska mätningar med termoelementet. Om man till exempel mäter temperaturen i ett saltbad har man en brantare temperaturgradient vid vätskeytan än vid mynningen på en ugn, om man istället mätte i en sådan vid samma temperatur. Då termospänningen genereras längs temperaturgradienterna har deras utseende betydelse vid inhomgenitetsmätningen.

Ju brantare gradienter hetluftsfläktens värmezon har desto högre blir inhomogenitetstopparna i diagrammet. Om gradienterna i den praktiska mätsituationen är mindre branta än vid inhomogenitetsmätningen kommer inhomogenitetsbidraget i felbudgeten att bli för stort och därmed också den skattade totala mätosäkerheten. Mätningar Figur 3 visar 8 mätningar för ett mantlat termoelement typ K. Fyra mätningar är gjorda i riktning från spetsen på termoelementet i isbadet, och fyra mätningar i motsatt riktning. I figuren är mätningarna a, c, e och g mätta i riktning från spetsen. Varje mätning är gjord med en skanningstid på 20 minuter och en steglängd på 5 mm. Spridningen mellan mätningarna är väldigt liten, varför redan en enda mätning ger en god uppfattning om termoelementets inhomogenitetsstatus. Reproducerbarhet hos termoelement typ K 2,0 1,5 1,0 Temperaturändring ( C) 0,5 0,0-0,5-1,0-1,5 a b 0 c 100 200 300 400 500 600 d e f g h -2,0 Avstånd från givarspets till temperaturgradienternas centrum (mm) Figur 3. Reproducerbarhet hos ett manteltermoelement typ K. Den uppmätta spänningen har här räknats om till temperatur. Oftast utsätts termoelement för endast en temperaturgradient när de används, och inte två, som är fallet med den testutrustning vi använder. Vi har därför jämfört resultatet från vår testutrustning, med tester i bad och ugn. Vid en inhomogenitetsmätning med en utrustning som utgår från en värmezon med två temperaturgradienter, som får påverka termoelementet, kan man inte direkt överföra mätvärdena till att gälla för mätningar där man i princip endast har en gradient, som är fallet när man mäter i en ugn eller ett bad. Se figur 4.

Termoelement typ K vid 300 C 2,0 Temperaturändring ( C) 1,5 1,0 0,5 0,0-0,5-1,0 Hot-air fan Salt bath 0 100 200 300 400 500-1,5-2,0 Avstånd från givarspets till temperaturgradienternas centrum (mm) Figur 4. Inhomogenitetsmätning med hetluftsfläkt jämfört med i saltbad. Tvågradientfallets resultatkurva motsvarar en derivata till engradientfallets resultakurva. Genom numerisk integration kan man överföra tvågradientfallets resultat till motsvarande engradientsfall. Se figur 5. På detta sätt kan vi med hjälp av resultatet från vår testutrustning räkna ut hur stort inhomogenitetsfel som en mätning i ugn, bad eller motsvarande skulle bli vid olika införingsdjup. Termoelement typ K Temperatur ( C) 301,0 300,5 300,0 299,5 299,0 salt bath measurement calculated from hot-air method 298,5 100 150 200 250 300 350 400 450 Avstånd från givarspets till temperaturgradienternas centrum (mm) Figur 5. Inhomogenitetsmätning med hetluftsfläkt jämfört med i saltbad

Sammanfattning Inhomogeniteter uppkommer i den del av termoelementet, som varit utsatt för höga temperaturer under lång tid eller av mekanisk påverkan. Resterande del av termoelementet kan vara helt opåverkat. Eftersom termospänningen i termoelementtrådarna bara alstras i en temperaturgradient så är det i den del av ugnen där trådarna passerar från det varma ugnsområdet till den kalla omgivningen som är den kritiska zonen. Det är i det området som termoelementets sammansättning påverkar den uppmätta termospänningen mest och bör vara så fritt från inhomogeniteter som möjligt. Med utgångspunkt från våra inhomogenitetsmätningarmätningar kan vi förutsäga storleksordningen på de mätfel, som kan förorsakas om ett termoelement med inhomogeniteter, används i en ugn med andra insticksdjup än som var fallet vid kalibreringen.