masurarea marimilor neelectrice - laborator 2009

Inertia termica a termometrelor electrice

(termorezistenta, termistor, termocuplu)

1. Scopul lucrarii

Evidentierea fenomenului de inertie termica a termometrelor de contact.

Termometre utilizate (vezi standul de masura a temperaturilor): termorezistenta, termistor,

termocuplu

2. Standul de masura

1 – suport 9 – afisaj digital pentru termistor (NTC)

2 – cutie depozitare 10 – afisaj digital pentru termocuplul de tip K

3 – priza alimentare tensiune 220 V 11 – termometru cu mercur

4 – priza alimentare tensiune reglabila 12 – termometru bimetalic

5 – intrerupator principal 13 – termometru manometric

6 – rezistente de 10, 100, 1000 ohmi 14 – vas izolat

7 – multimetru digital 15 – psihrometru

8 – afisaj digital pentru Pt100 16 – resou electric pentru apa si nisip

3. Procedeul de masura

- se pozitioneaza butonul de reglaj al baii termostatate pe a doua pozitie; becul care

indica incalzirea apei se aprinde

- atunci cand se stinge becul (s-a atins o temperatura de regim si incalzirea inceteaza)

se porneste sistemul de achizitie pentru inregistrarea datelor (butonul START)

- se introduc cele trei termometre electrice in baia termostatata

- pe ecranul calculatorului se va vizualiza variatia tensiunii de iesire a traductoarelor,

valorile fiind inregistrate intr-un fisier text.

o canalul 1: termorezistenta, curba albastra

o canalul 2: termistorul, curba rosie

o canalul 3: termocuplul, curba verde

- dupa aplatisarea curbelor (incheierea operatiei de masurare a temperaturii), se scot

cele trei termometre din baia termostatata si se urmareste graficul de scadere al

tensiunilor masurate pana toate cele trei tensiuni devin constante

- la incheierea masuratorii se intrerupe inregistrarea datelor, se salveaza datele si

graficul de pe ecran

4. Prelucrarea rezultatelor

- se completeaza tabelele de rezultate:

o tensinile pentru momentele de timp luate in considerare se gasesc in fisierul

text salvat

o temperaturile corespunzatoare tensiunilor masurate se calculeaza prin

interpolare, stiindu-se ca exista o relatie de variatie liniara intre tensiune-

temperatura pe domeniul de afisaj pentru fiecare traductor:

( )minmax

minmax

maxminUU

ttUUtt masuratcalc

−

−⋅−+=

Tabel timp raspuns la cresterea temperaturii:

Termorezitenta Termistor Termocuplu Timpul

τ [sec] U1 [V] t1 [ºC] U2 [V] t2 [ºC] U3 [V] t3 [ºC]

0 masura calcul masura calcul masura calcul

0.5

1

1.5

…. Momentul

aplatisarii

curbei

Tabel timp raspuns la scaderea temperaturii:

Termorezitenta Termistor Termocuplu Timpul

τ [sec] U1 [V] t1 [ºC] U2 [V] t2 [ºC] U3 [V] t3 [ºC]

0 masura calcul masura calcul masura calcul

0.5

1

1.5

…. Momentul

aplatisarii

curbei

- se traseaza graficele de variatie a temperaturii in timp, pentru cresterea si

descresterea temperaturii

- se compara rezultatele obtinute si se trag concluzii

τ [sec]

t

[ºC]

τ [sec]

t

[ºC]

Masurarea umiditatii atmosferice

1. Scopul lucrarii

Insusirea modalitatii de masura a umiditatii cu ajutorul psihrometrului.

2. Teoria

Aerul atmosferic reprezinta un amestec de gaze cu vapori de apa. Cantitatea de vapori de apa

ce poate fi inmagazinata de aer (umiditatea) variaza odata cu temperatura cu si presiunea

aerului.u anumite conditii de temperatura si presiune, aerul atmosferic se poate afla intr-una

din urmatoarele doua situatii:

o Contine cantitatea maxima de vapori de apa (umiditatea este maxima) – caz in care

moleculele vaporilor de apa se afla la presiunea de saturatie corespunzatoare

temperaturii atmosferice (psv)

o Contine o cantitate de vapori de apa mai mica decat cantitatea maxima de vapori

(umiditatea este mai mica decat cea maxima) – caz in care moleculele vaporilor de

apa din aer se afla la o presiune partiala (pd) mai mica decat presiunea de saturatie

corespunzatoare temperaturii atmosferice (psv)

Umiditatea atmosferica poate fi exprimata prin urmatoarele marimi:

o Umiditatea absoluta – arata cantitatea de vapori de apa existenta in aer in unitatea de

volum. Umiditatea absoluta se determina ca raport intre masa vaporilor de apa din

aer si volumul de aer:

V

mv

v =ρ [kg/m3]

unde:

mv – masa vaporilor de ap` din aer [kg]

V – volumul de aer umed [m3]

o Umiditatea relativa – care se exprima comparativ cu umiditatea maxima posibila

pentru conditiile atmosferice date. Umiditatea relativa se determina ca raport dintre

presiunea partiala a vaporilor de apa si presiunea lor de saturatie, la aceeasi

temperatura:

sv

d

p

p=ϕ , valoare adimensionala

sau:

100⋅=sv

d

p

pϕ [%]

unde:

psv - presiunea de saturatie a vaporilor de apa corespunzatoare temperaturii

atmosferice [bar] – se obtine din tabelele cu proprietatile apei in functie

de temperatura (tabelul 1)

pd - presiunea partiala a vaporilor de apa din aer [bar] – se obtine cu ajutorul

unui aparat de masura denumit psihrometru.

o Gradul de umiditate (continutul de umiditate) – arata care este cantitatea de apa

comparativ cu cantitatea de aer umed. Gradul de umiditate se determina ca raport

dintre masa vaporilor de apa si masa aerului uscat:

a

v

m

mx = [

kg vapori apa/kg aer uscat]

sau

sv

sv

pp

px

⋅−

⋅⋅=

ϕ

ϕ622.0 [kg vapori apa

/kg aer uscat]

in care: φ - umiditatea relativa, adimensionala p - presiunea atmosferica (barometrica) [mbar] psv - presiunea de saturatie a vaporilor de apa corespunzatoare

temperaturii atmosferice [mbar] – se obtine din tabelele cu

proprietatile apei in functie de temperatura (tabelul 1)

3. Masurarea umiditatii cu ajutorul psihrometrului

3.1. Descrierea aparatului

Pentru desfasurarea lucrarii se utilizeaza doua tipuri constructive de psihrometre:

psihrometrul clasic (aflat pe standul de temperaturi) si psihrometrul Assmann.

3.1.1. Psihrometrul clasic

Termometrul uscat masoara temperatura aerului la umiditatea atmosferica. Temperatura

astfel masurata se numeste temperatura termometrului uscat.

Termometrul umed masoara temperatura in conditii de umiditate maxima, de 100%. Acesta

are bulbul invelit intr-o carpa umeda. Pentru a mentina carpa in stare umeda, un capat al

acesteia se afla intr-un rezervor umplut cu apa. Temperatura masurata cu termometru umed

se numeste temperatura termometrului umed.

Valoarea temperaturii termometrului umed este intotdeauna inferioara celei a termometrului

uscat. Explicatia este urmatoarea: datorita faptului ca aerul nu este la umiditatea maxima (nu

este saturat cu vapori de apa), o parte din apa cu care este imbibata carpa se va evapora. Cu

cat aerul este mai uscat (are mai putina umiditate), cu atat se va evapora mai multa apa din

carpa (pentru a se atinge starea de saturatie). Pentru evaporare, apa consuma o cantitate de

energie (sub forma de caldura), pe care o ia din aer. Ca urmare, temperatura masurata cu

termometrul umed va fi mai mica decat temperatura termometrului uscat. Diferenta dintre

rezervor cu ap`

termometru umed

termometru uscat

bulb [nvelit [n c@rp` umed`

cele doua temperaturi va fi cu atat mai mare cu cat umiditatea atmosferica este mai mica, deci

cu cat aerul este mai uscat si se evapora mai multa apa.

3.1.2. Psihrometrul Assmann

Psihrometrul Assmann are in plus fata de psihrometrul clasic un ventilator cu arc. Cu ajutorul acestui ventilator se creeaza un curent de aer in jurul celor doua termometre. Prin existenta acestuia se imbunatateste schimbul de caldura cu mediul inconjurator, asigurandu-se astfel o masura mai buna intr-un timp mai scurt (in special in cazul termometrului umed)

3.2. Procedeul de masura

Efectuarea masuratorilor:

Se citesc urmatoarele marimi:

- temperatura termometrului umed: tum [°C]

- temperatura termometrului uscat: ta [°C]

− presiunea barometrica: p [mbar]

Atentie: In cazul psihrometrului Assmann, ventilatorul trebuie armat manual si lasat sa functioneze un timp de aproximativ 5 minute inainte de efectuarea masuratorilor

termometru uscat

termometru umed

vas cu ap`

ventilator

bulb [nvelit [n c@rp` umed`

Varianta 1 de calcul:

1. Diferenta de temperatura psihrometrica

uma ttt −=∆ [°C]

2. Presiunea partiala a vaporilor de apa din aer:

1013

67.0p

tpp vd ⋅∆⋅−= [mbar]

unde:

pv – presiunea de saturatie a apei la temperatura termometrului umed

( )umv tfp = [mbar] - se citeste din tabelul 1

3. Presiunea de saturatie a vaporilor de apa, determinata in functie de temperatura termometrului uscat:

( )asv tfp = [mbar] - se citeste din tabelul 1

4. Umiditatea relativa:

sv

d

p

p=ϕ , adimensionala

sau:

[ ] 100% ⋅= ϕϕ [%]

5. Gradul de umiditate:

sv

sv

pp

px

⋅−

⋅⋅=

ϕ

ϕ622.0 [kg apa

/kg aer uscat]



uma ttt −=∆ [°C]


[ ]%ϕ [%] - se citeste din tabelul 2

sau:

[ ]

100

%ϕϕ = , adimensionala

Figura. Citirea umiditatii din tabelul psihrometric


( )asv tfp = [mbar] - se citeste din tabelul 1


sv

sv

pp

px

⋅−

⋅⋅=

ϕ

ϕ622.0 [kg apa

/kg aer uscat]

Nota:

In varianta 2, presiunea de saturatie a vaporilor de apa se determina numai in cazul in care se doreste calculul gradului de umiditate.

∆t

ta

… ∆t1 ∆t ∆t2 …

…

ta1 φ1

ta φ

ta2 φ2

…

In cazul in care ∆t, ta nu se

gasesc in tabel, umiditatea se va

obtine prin interpolare in

functie de valorile imediat

inferioare, superioare:

21

211

tt ∆−∆

−+=

ϕϕϕϕ

4. Modul de lucru

Tabel rezultate

Psihrometru Psihrometru Assmann Marimea Unitatea de

masura

Varianta 1 Varianta 2 Varianta 1 Varianta 2

tum ºC masura masura masura masura

ta ºC masura masura masura masura

p mbar masura masura masura masura

∆t ºC calcul calcul calcul calcul

pv mbar tabel 1 - tabel 1 -

Pd mbar calcul - calcul -

psv mbar tabel 1 tabel 1 tabel 1 tabel 1

φ - calcul calcul calcul calcul

φ [%] % calcul tabel 2 calcul tabel 2

x - calcul calcul calcul calcul

εφ % calcul calcul

εx % calcul calcul

- se studiaza lucrarea din indrumar si instalatia

din laborator

- se fac masuratorile cu cele doua variante

constructive ale psihrometrului

- se calculeaza pentru fiecare aparat

umiditatea relativa si gradul de umiditate, in

cele doua variante de calcul

- se calculeaza calculeaza pentru fiecare aparat

eroarea relativa de calcul a umiditatii relative

si a gradului de umiditate intre cele doua

variante de calcul

- se completeaza tabelul de rezultate

- se compara rezultatele si se trag concluzii

5. Exemplu de calcul

o Determinarea umiditatii cu psihrometrul clasic

Date masurate:

− temperatura termometrului umed: tum = 19 °C

− temperatura termometrului uscat: ta = 23 °C

− presiunea barometrica: p = 1000 mbar



41923 =−=−=∆ uma ttt °C


638.181013

1000467.0284.21

101367.0 =⋅⋅−=⋅∆⋅−=

ptpp vd mbar

unde:


( ) ( ) 96.215.18 === ftfp umv mbar (din tabelul 1)


( ) ( ) 079.2823 === ftfp asv mbar (din tabelul 1)


6637.0079.28

638.18===

sv

d

p

pϕ

[ ] 37.661006637.0100079.28

638.18100% =⋅=⋅=⋅=

sv

d

p

pϕ %


011812.0079.286637.01000

079.286637.0622.0622.0 =

⋅−

⋅⋅=

⋅−

⋅⋅=

sv

sv

pp

px

ϕ

ϕ kg apa/kg aer uscat



41923 =−=−=∆ uma ttt °C


[ ] ( ) ( ) 614,23,% ==∆= fttf aϕ % (din tabelul 2)

[ ]

61.0100

61

100

%===

ϕϕ




01084.0079.2861.01000

079.2861.0622.0622.0 =

⋅−

⋅⋅=

⋅−

⋅⋅=

sv

sv

pp

px

ϕ


Eroare relativa intre varianta 1 si 2 de calcul

Eroarea de calcul a umiditatii relative:

09.810037.66

5637.66100

1

21 =⋅−

=⋅−

=ϕ

ϕϕεϕ %

Eroarea de calcul a gradului de umiditate:

22.8100011812.0

01084.0011812.0100

1

21 =⋅−

=⋅−

=x

xxxε %

o Determinarea umiditatii cu psihrometrul Assmann

Date masurate:

− temperatura termometrului umed: tum = 18 °C

− temperatura termometrului uscat: ta = 23 °C

− presiunea barometrica: p = 1000 mbar



51823 =−=−=∆ uma ttt °C


319.171013

1000567.0626.20

101367.0 =⋅⋅−=⋅∆⋅−=

ptpp vd mbar

unde:


( ) ( ) 626.2018 === ftfp umv mbar (din tabelul 1)




616.0079.28

319.17===

sv

d

p

pϕ 8

[ ] 68.61100616.0100% =⋅=⋅= ϕϕ %


01096.0079.286168.01000

079.286168.0622.0622.0 =

⋅−

⋅⋅=

⋅−

⋅⋅=

sv

sv

pp

px

ϕ




51823 =−=−=∆ uma ttt °C


[ ] ( ) ( ) 535,23,% ==∆= fttf aϕ % (din tabelul 2)

[ ]

53.0100

53

100

%===

ϕϕ




00939.0079.2853.01000

079.2853.0622.0622.0 =

⋅−

⋅⋅=

⋅−

⋅⋅=

sv

sv

pp

px

ϕ


Eroare relativa intre varianta 1 si 2 de calcul

Eroarea de calcul a umiditatii relative:

07.1410068.61

5368.61100

1

21 =⋅−

=⋅−

=ϕ

ϕϕεϕ %

Eroarea de calcul a gradului de umiditate:

32.1410001096.0

00939.001096.0100

1

21 =⋅−

=⋅−

=x

xxxε %

o Tabel de rezultate

Psihrometru Psihrometru Assmann Marimea Unitatea de

masura

Varianta 1 Varianta 2 Varianta 1 Varianta 2

tum ºC 19 19 18 18

ta ºC 23 23 23 23

p mbar 1000 1000 1000 1000

∆t ºC 4 4 5 5

pv mbar 21.96 - 20.626 -

Pd mbar 18.638 - 17.319 -

psv mbar 28.079 28.079 28.079 28.079

φ - 0.6637 0.61 0.6168 0.53

φ [%] % 66.37 61 61.68 53

x - 0.011812 0.01084 0.1096 0.00939

εφ % 8.09 14.07

εx % 8.22 14.32

Anexe:

Tabelul 1: Proprietatile termodinamice ale apei in functie de temperatura

Tabelul 2: Tabelul psihrometric

Verificarea unui micromanometru cu tub înclinat

cu ajutorul micromanometrului ASKANIA

Scopul lucrării este de a deprinde studenţii cu utilizarea micromanometrului tip

ASKANIA şi a micromanometrului cu tub înclinat. Se determină constanta unui

micromanometru cu tub înclinat în cazul folosirii unui lichid manometric a cărui densitate

nu se cunoaşte cu precizia necesară. Constanta aparatului se stabileşte prin compararea

indicaţiilor acestuia cu ale unui micromanometru ASKANIA.

Consideraţii teoretice

Micromanometrul tip ASKANIA şi micromanometrul cu tub înclinat sunt aparate

de măsurat diferenţe mici de presiune cu precizie ridicată. Ordinul de mărime al

diferenţelor de presiune măsurate este de câţiva zeci mm H2O. Diferenţa de presiune

indicată de micromanometrul ASKANIA corespunzătoare unei denivelări ∆h (mm) citite

la poziţia de echilibru este:

∆pask = ρH2O.g

. ∆hask

.10

-3 [N/mm

2]

unde: ρH2O este densitatea apei utilizate ca lichid manometric în aparat;

g este acceleraţie gravitaţională (g = 9,81 m/s2);

∆hask este denivelarea citită (mm).

Diferenţa de presiune indicată de micromanometrul cu tub înclinat se determină cu

relaţia:

∆pti = k.l.10

-3 [N/m

2]

unde: k este constanta aparatului ( N/m3);

l este lungimea pe care se ridică lichidul manometric pe tubul înclinat

(mm).

Constanta aparatului depinde de densitatea lichidului manometric utilizat şi de

caracteristicile constructive ale aparatului (poziţia tubului înclinat, diametrul tubului

înclinat şi cel al rezervorului).

Pentru aparatul utilizat constanta k se poate exprima cu suficientă precizie, prin

relaţia:

k = ρ.g

.sin α [N/m

3]

unde: ρ este densitatea lichidului manometric (necunoscută) (kg/m3);

g este acceleraţia gravitaţională (g = 9,81 m/s2);

α este unghiul înclinării tubului faţă de orizontale.

Descrierea instalaţiei

Schema de principiu a instalaţiei este prezentă în figura 5.1.1. În locul parei se

foloseşte o instalaţie de creat suprapresiuni cu sticlă de plastic.

Figura 5.1.1. Schema de principiu a instalaţiei de verificare

Modul de lucru

— Se montează cele două micromanometre în poziţie de lucru, operaţia

executându-se cu ajutorul şuruburilor de colare şi a nivelelor aflate pe postamentele

aparatelor.

— Se aduce la priza (+) a fiecărui aparat tubul de cauciuc la capătul căruia se

creează suprapresiunea. Priza (–) se lasă liberă (sub acţiunea presiunii atmosferice).

— Se creează cu ajutorul sticlei de plastic o suprapresiune, măsurată de cele două

manometre.

Notă: Se are în vedere ca suprapresiunea creată să nu depăşească valoarea care ar

face să iasă lichidul manometric din vreunul din cele două micromanometre.

Prezentarea rezultatelor

Datele măsurate şi cele calculate se centralizează în tabelul 5.1.1.Se repetă operaţia

pentru realizarea a trei măsurători de suprapresiuni diferite.

Tabelul 5.1.1. Centralizarea datelor necesare verificării micromanometrului cu tub înclinat

Nr.

crt.

∆hask

(mm)

∆pask

(N/m2)

l

(mm)

K

(N/m3)

K*

(N/m3)

Ρ

(kg/m3)

1

2

3

Din egalitatea presiunilor indicate de cele două aparate:

∆pask = ∆ptub înclinat

rezultă:

k = ∆pask/l

Valoarea constantei aparatului se estimează ca valoare medie a şirului de date:

k* = ∑=

⋅n

i

ikn 1

1

n fiind numărul de citiri.

Rezultă densitatea fluidului:

αρ

sin

*

⋅=

g

k

în care unghiul α se estimează în funcţie de înclinarea tubului faţă de orizontală.

Exemplu de calcul

Denivelarea citită la micromanometrul ASKANIA: ∆hask = 85.6 mm

Diferenţa de presiune corespunzătoare: ∆pask = 839.74 Pa

Lungimea la micromanometrul verificat: l = 186 mm

Constanta k pentru această măsurătoare: k = 4514.73

Densitatea fluidului: ρ = 920.44 kg/m3

Verificarea termometrelor

1. Scopul lucrarii

Insusirea tehnicii de masurare a temperaturilor si de verificare a termometrelor.

Termometre utilizate (vezi standul de masura a temperaturilor):

- Termometre mecanice: termometru cu mercur, manotermometru, termometru cu

bimetal

- Termometre electrice: termorezistenta, termistor, termocuplu

- Repere de temperatura: etichete

2. Standul de masura

1 – suport 9 – afisaj digital pentru termistor (NTC)

2 – cutie depozitare 10 – afisaj digital pentru termocuplul de tip K

3 – priza alimentare tensiune 220 V 11 – termometru cu mercur

4 – priza alimentare tensiune reglabila 12 – termometru bimetalic

5 – intrerupator principal 13 – termometru manometric

6 – rezistente de 10, 100, 1000 ohmi 14 – vas izolat

7 – multimetru digital 15 – psihrometru

8 – afisaj digital pentru Pt100 16 – resou electric pentru apa si nisip

3. Procedeul de masura

- se introduc toate termometrele in baia termostatata

- se lipeste un reper de temperatura pe peretele baii termostatate

- se porneste sistemul de achizitie (numar diviziuni grafic: 10000) si se urmareste

indicatia termometrelor electrice

- se citeste indicatia termometrelor de pe cadranul indicator si se completeaza valorile

in tabelul de masuratori

Tabel masuratori: Termometrul

de sticla Termometrul

bimetalic

Mano-

termometrul

Termo-

rezistenta

Termistorul

Termo-

cuplul

Reperul de

temperatura

Nr.

crt

t1 [ºC] t2 [ºC] t3 [ºC] t4 [ºC] t5 [ºC] t6 [ºC] t7 [ºC]

1

2

3

4

5

- se pozitioneaza butonul de reglaj a temperaturii apei din baia termostatata pe prima

pozitie; becul care indica incalzirea apei se aprinde

- atunci cand se stinge becul (s-a atins o anumita temperatura si incalzirea inceteaza)

se efectueaza urmatoarea citire a termometrelor

- se pozitioneaza butonul de reglaj a temperaturii apei pe urmatoarea pozitie si se

repeta operatia de mai sus

- se repeta citirile astfel incat sa se obtina cinci seturi de masuratori

- se opreste sistemul de achizitie si se salveaza graficul obtinut

4. Prelucrarea rezultatelor

- se calculeaza erorile absolute si relative, considerandu-se termometrul de sticla ca

etalon (vezi tabelul de erori absolute si tabelul de erori relative):

o eroarea absoluta: verificatetalona tt −=ε [ºC]

o eroarea relativa: etalon

verificatetalon

t

tt −=%ε [%]

Tabel erori absolute: Termometrul


bimetalic

Mano-

termometrul

Termo-

rezistenta

Termistorul

Termo-

cuplul

Reperul de

temperatura

Nr.

crt

t1 [ºC] εa 2 [ºC] ε a3 [ºC] ε a4 [ºC] εa5 [ºC] ε a6 [ºC] ε a7 [ºC]

1

2

3

4

5

Tabel erori relative: Termometrul


bimetalic

Mano-

termometrul

Termo-

rezistenta

Termistorul

Termo-

cuplul

Reperul de

temperatura

Nr.

crt

t1 [ºC] ε %2 [%] ε %3 [%] ε %4 [%] ε %5 [%] ε% 6 [%] ε %7 [%]

1

2

3

4

5

- se reprezinta grafic erorile absolute si relative

- se compara rezultatele obtinute si se trag concluzii


Tabel masuratori: Termometrul


bimetalic

Mano-

termometrul

Termo-

rezistenta

Termistorul

Termo-

cuplul

Reperul de

temperatura

Nr.

crt

t1 [ºC] t2 [ºC] t3 [ºC] t4 [ºC] t5 [ºC] t6 [ºC] t7 [ºC]

1 17 18 21 16.7 16.4 15.8

2 38 39 38 38.5 38.1 37.5

3 50 50 48 50.8 50.5 49.4

4 58 59 52 58.3 57.1 57.6 54

5 64 67 70 64.5 - 63.7 62.5

Tabel erori absolute: Termometrul


bimetalic

Mano-

termometrul

Termo-

rezistenta

Termistorul

Termo-

cuplul

Reperul de

temperatura

Nr.

crt

t1 [ºC] εa 2 [ºC] ε a3 [ºC] ε a4 [ºC] εa5 [ºC] ε a6 [ºC] ε a7 [ºC]

1

2

3

eroare

relativ`

Vetalon [ºC]

ε%

[%]

eroare

absolut`

Vetalon [ºC]

εa

[ºC]

Tabel erori relative: Termometrul


bimetalic

Mano-

termometrul

Termo-

rezistenta

Termistorul

Termo-

cuplul

Reperul de

temperatura

Nr.

crt

t1 [ºC] ε %2 [%] ε %3 [%] ε %4 [%] ε %5 [%] ε% 6 [%] ε %7 [%]

1

2

3

Sistemul de achizitie date – graficul de variatie a temperaturilor masurate de termometrele

electrice

Verificarea unui traductor de presiune.

Trasarea caracteristicii traductorului de presiune.

1. Scopul lucrarii

Insusirea modalitatii de verificare a unui traductor de presiune cu ajutorul dispozitivului de

calibrare cu piston si greutati. Trasarea caracteristicii traductorului de presiune.

2. Teoria

Dispozitivul se bazeaza pe o presiunea etalon generata cu ajutorul unor greutati. Acestea sunt

asezate deasupra unui piston introdus intr-un sistem hidraulic umplut cu ulei. Presiunea

uleiului din sistem este masurata cu ajutorul traductorului.

Presiunea etalon se determina din relatiile:

A

Gp = [N/m

2]

in care:

G -greutatea ce actioneaza asupra pistonul:

gmG ⋅= [N]

unde:

m – masa [kg]

g – acceleratia gravitationala [9.81 m/s2]

G -greutatea ce actioneaza asupra pistonul

piston cu

greutati

traductor

sistem

hidraulic

A – suprafata sectiunii pistonului

4

2d

A⋅

=π

[m2]

unde:

d – diametrul pistonului [m]

3. Descrierea dispozitivului de calibrare

Figura: vedere generala

Dispozitivul de calibrare al traductoarelor de presiune contine doua componente principale:

- sonda de presiune: cilindru in care se infileteaza traductorul de presiune verificat

- unitatea de sarcina: cilindru in interiorul caruia intra un piston deasupra caruia pot fi

asezate diferite grautati (pentru a se obtine diverse valori de presiune).

Cele doua componente ale dispozitivului sunt unite printr-o conducta umpluta cu ulei, care

permite transmiterea presiunii generate de greutati catre sonda de presiune.

Atunci cand greutatile sunt asezate pe suportul pistonului, presiunea din sistem creste.

Greutatile sunt proiectate astfel incat sa fie posibile variatii de presiune cu cate 0.5 bar.

Presiunea din interiorul sistemului este masurata cua jutorul traductorului de presiune.

unitatea de

sarcina greutati

traductor de

presiune sistem hidraulic

sistem de reglare

cu manivela

placa de baza

sonda de presiune

afisaj tensiune

iesire traductor

Schema dispozitivului

Caracteristicile tehnice ale dispozitivului de calibrare sunt incluse in anexa.

4. Procedeul de verificare

4.1. Ajustarea punctului de zero

Se ridica pistonul din cilindru, cu ajutorul

manivelei

Se scoate pistonul din cilindru

Cu ajutorul manivelei, se ajusteaza nivelul de ulei

in cilindru astfel incat acesta sa fie umplut pana la

margine.

Traductorul ar trebui sa indice valoarea zero

(deoarece este supus numai presiunii

atmosferice).

4.2. Verificarea traductorului

Dupa ajustarea punctului de zero, se reinstaleaza pistonul deasupra sistemului hidraulic.

Pentru a evita frecarea, pistonului i se imprima o usoara miscare de rotatie.

Masa pistonului este de 378 g, care corespunde presiunii:

barmNd

gm

A

Gp 328.0/10328.0

4

012.0

81.9378.0

4

25

22=⋅=

⋅

⋅=

⋅

⋅==

ππ

Adaugand o masa de 192 g se obtine presiunea de 0.5 bar. In continuare adaugand succesiv

mase de 577 g se obtin cresteri de presiune de cate 0.5 bar.

Valorile de presiune generate se compara cu cele masurate cu ajutorul traductorului

In tabelul de mai jos se indica corespondenta dintre masa, presiune si tensiunea de iesire din

traductor.

Masa [kg] 0 0.378 0.570 1.147 1.724 2.301 2.878

Presiune [bar] 0 0.328 0.494 0.995 1.495 1.995 2.495

Tensiune iesire traductor [V] 0 1.3 1.96 3.95 5.94 7.92 9.91

Caracteristicile traductorului care se urmaresc sunt:

- punctul de zero: deviatia de zero trebuie sa fie de maximum 50 mV

- eroarea de masura: pentru orice valoare din domeniul, aceasta trebuie sa se incadreze in

limita de ± 0.3% din domeniul de masura (adica presiunea trebuie sa varize cu maximum

±0.0075 bar, respectiv ±0.007 V)

4.3. Caracteristica traductorului de presiune

Caracteristica traductorului arata relatia de legatura dintre semnalul de intrare (o presiune) si

semnalul de iesire din traductor (o tensiune).

In cazul traductorului de presiune, caracteristica are o forma liniara. Pentru limitele

semnalului de intrare de 0 … 2.5 bar si limitele semnalului de iesire de 0 … 10 V,

caracteristica traductorului este data de relatia:

bar

Vp

p

UpU s

5.2

10

max

max ⋅=⋅=

pU s ⋅= 4

Figura. Caracteristica traductorului de presiune si limitele de toleranta

U [V] Caracteristica traductorului

(teoretica)

Limita inferioara

Limita superioara

0 2.5 p[bar]

10

5. Modul de lucru

Caracteristica traductorului:

Nr.

crt.

Presiune

[bar]

Tensiune

semnal iesire

masurata

[V]

Tensiune

semnal iesire

teoretica

[V]

Limita

inferioara a

semnalului de

iesire (tensiune

teoretica-0.3%)

[V]

Limita

superioara a

semnalului de

iesire (tensiune

teoretica

+0.3%)

[V]

1 0 masura 0 -0.03 0.03

2 0.328 1.29 1.26 1.32

3 0.494 1.94 1.91 1.97

4 0.995 3.92 3.89 3.79

5 1.495 5.91 5.88 5.78

6 1.995 7.9 7.6 7.69

7 2.495 9.91 9.88 9.77

8 1.995 7.9 7.6 7.69

- se studiaza lucrarea din indrumar si

instalatia din laborator

- se ajusteaza punctul de zero si se citeste

semnalul de iesire al traductorului

- se aseaza masa de 0.328 g (pistonul) si se

citeste semnalul de iesire al traductorului

- se aseaza inelul de 0.166 bar si se citeste

semnalul de iesire al traductorului

- se adauga pe rand inelele de 0.5 bar si se


- se scot pe rand inelele de 0.5 bar si se


- se scoate inelul de 0.166 bar si se citeste semnalul de iesire al traductorului

- se scoate pistonul si se citeste semnalul de iesire al traductorului

- verificarea traductorului:

- se completeaza tabelul de mai jos

- se reprezinta grafic caracteristica teoretica a traductorului impreuna cu limitele

de toleranta si caracteristica reala a acestuia

- se verifica incadrarea caracteristicii reale in limitele de toletanta ale

traductorului

- concluzii

-

9 1.495 5.91 5.88 5.78

10 0.995 3.92 3.89 3.79

11 0.494 1.94 1.91 1.97

12 0.328 1.29 1.26 1.32

13 0 0 -0.03 0


Trasarea caracteristicii traductorului

Nr.

crt.

Presiune

[bar]

Tensiune

semnal iesire

masurata

[V]

Tensiune

semnal iesire

teoretica

[V]

Limita

inferioara a

semnalului de

iesire (-0.3%)

[V]

Limita

superioara a

semnalului de

iesire (+0.3%)

[V]

1 0 0.01 0 -0.03 0

2 0.328 1.21 1.29 1.26 1.32

3 0.494 1.88 1.94 1.91 1.97

4 0.995 3.76 3.92 3.89 3.79

5 1.495 5.75 5.91 5.88 5.78

6 1.995 7.66 7.9 7.6 7.69

7 2.495 9.74 9.91 9.88 9.77

8 1.995 7.84 7.9 7.6 7.69

9 1.495 5.85 5.91 5.88 5.78

10 0.995 3.86 3.92 3.89 3.79

11 0.494 1.89 1.94 1.91 1.97

12 0.328 1.24 1.29 1.26 1.32

13 0 0.01 0 -0.03 0

Anexe:

Tabelul 1: Marimi caracteristice dispozitivului de calibrarea traductoarelor de presiune

masurarea marimilor neelectrice - laborator 2009

Documents