Fehler des Temperatursensors

Dieser Fehler wird im Sensordatenblatt nicht angezeigt, da der Sensor selbst ihn nicht aufweist. Dies kann durch einen Wechsel des Schaltkreises des Sensors behoben werden (indem der Spannungsstabilisator, der den Sensor versorgt, durch einen Stromstabilisator ersetzt und von einer Dreidrahtleitung auf eine Vierdrahtleitung umgestellt wird). Geschieht dies jedoch nicht, sollte der resultierende Fehler zumindest näherungsweise bei der Berechnung des resultierenden Kanalfehlers berücksichtigt werden.

Änderungen der Messwerte aufgrund von Abweichungen der Betriebsbedingungen vom Normalzustand, d. h. Zusätzliche Fehler werden normalisiert, indem die Einflusskoeffizienten von Änderungen einzelner Einflussgrößen auf Änderungen der Messwerte im Formular angegeben werden. Obwohl diese Funktionen des Einflusses von Einflussfaktoren in der Regel nichtlinear sind, werden sie zur Vereinfachung der Berechnung näherungsweise als linear betrachtet und die resultierenden zusätzlichen Fehler als bestimmt

Wo ist die Abweichung vom Normalzustand?

Höchster Wert Temperaturfehler bei = 3K:

Um vom berechneten Maximalwert dieses Fehlers zu gelangen, der auftritt, wenn maximale Abweichungen Temperaturen bis 5 oder 35 °C, zur Standardabweichung ist es notwendig, das Gesetz der Temperaturverteilung in der Werkstatt zu kennen. Hierzu liegen uns keine Daten vor. Nehmen wir eine völlig heuristische Annahme an, dass die Temperatur normalverteilt ist und 8 Tage im Jahr kritische Werte erreicht und die restlichen 365 - 8 = 357 Tage, d.h. 357/365 = 0,98 Fälle, nicht außerhalb der Grenzen. Gemäß der Normalverteilungstabelle stellen wir fest, dass die Wahrscheinlichkeit P = 0,98 einer Grenze von ± 2,3y entspricht. Von hier:

Normalverteilungsparameter k = 2,066, h = 0,577, e = 3

Der Temperaturfehler ist multiplikativ, d. h. durch Multiplikation erhalten (Empfindlichkeitsfehler). Die Breite des Fehlerbandes nimmt proportional mit der Zunahme des Eingabewerts x zu und ist bei x=0 ebenfalls gleich 0.

Sensorfehler aufgrund von Schwankungen der Versorgungsspannung

Dieser Fehler ist rein multiplikativ und verteilt sich nach dem gleichen Gesetz wie die Abweichung der Netzspannung von ihrem Nennwert von 220 V. Die Netzspannungsverteilung ist nahezu dreieckig, wobei die zulässigen Grenzwerte über ± 15 % liegen. Der Stabilisator entfernt die Schwingung der Spannungsschwankungen um das K=25-fache, d. h. am Ausgang des Stabilisators ist die Verteilung ebenfalls dreieckig, jedoch mit einem Schwung von 15 %/25 = 0,6 %. Der Maximalwert dieses Fehlers: gUD = 15 %. Standardabweichung für eine Dreiecksverteilung.

Es ist klar, dass die Frage nach 4 Jahren nicht mehr relevant ist, aber so wie ich es verstehe, wurde bei +23 °C ein Fehler erhalten (25,04/25-1)*100 %= +0,16 % (in % der URL, also 25 MPa). ), bei +55 °C betrug der resultierende Fehler (24,97/25-1)*100 % = -0,12 %.

Und der Sensorfehler bei +23 °C wird auf 0,2 % der URL normalisiert, und bei +55 °C sollte er 0,2 % + 0,08 % * (55 °C – 23 °C)/10 °C = 0,456 % der URL betragen.

das heißt, es kann keine Probleme mit der Überprüfung geben (bei +23 °C haben wir +0,16 % mit einer Toleranz von +/-0,2 %, bei +55 °C haben wir -0,12 % mit einer Toleranz von +/-0,456 %). Bei +55 °C erwies sich das Gerät sogar als genauer als bei Normaltemperatur (+23 °C).

Das heißt, es kann keine Probleme mit der Verifizierung geben (bei +23°C haben wir +0,16% mit einer Toleranz von +/-0,2%...)

Alles scheint zu sein Lesungen vorgenommen in den Grundfehler passen , in diesem Fall gleich 0,05 MPa....

Entstanden nächste Frage: am Drucksensor, der sich auf die Typprüfung am Messgerät vorbereitet...

Bei diesen Tests muss in diesem Fall die Richtigkeit und Gültigkeit des vom Entwickler dieses Sensors vorgeschlagenen MX... festgestellt werden zusätzlicher Sensorfehler aufgrund von Temperaturänderungen Umfeld...

Die Messwerte zeigten, dass der Hauptfehler des getesteten Sensors den vom Entwickler dafür vorgeschlagenen Wert der zulässigen Fehlergrenzen nicht überschritt – ±0,2 % oder in Absolutwerten ±0,05 MPa, aber

der erhaltene Wert des zusätzlichen Fehlers aus der Temperaturänderung für diesen Sensor übertroffen Der vom Entwickler vorgeschlagene Wert für die Grenzen des zulässigen zusätzlichen Fehlers:

Nach der Methode zur Berechnung des zusätzlichen Temperaturfehlers erhalten wir:

(24,97-25,04)/(25*0,1*(55-23)) * 100 = -0,0875 %, d. h. Der Sensor passt nicht in den zusätzlichen Temperaturfehler!!!

Diese. Der Entwickler ging davon aus, dass dieser Sensortyp vorhanden ist zusätzlicher Fehler aus einer Temperaturänderung von ±0,08 % der URL pro 10 °C, und als dieser Wert am ersten Sensor überprüft wurde, stellte sich heraus, dass er -0,0875 % betrug....

Hier stellt sich sofort die Frage, ob der Entwickler den Wert richtig eingestellt hat zusätzlicher Fehler ab einer Temperaturänderung von ±0,08 % der URL pro 10 °C ..., weil Es ist nicht erforderlich, den Gesamtfehler des Sensors bei einer Temperatur von +55 °C zu überprüfen, wie Sie es tun (stellen Sie sich vor, was passieren würde, wenn der erhaltene Wert des Hauptfehlers an der zulässigen Grenze für diesen Sensor liegen würde...), nämlich der Parameter, der normalisiert wird..., d.h. Größe Änderungen Fehler aus dem entsprechenden Änderungen Temperaturen....

Darüber hinaus ermöglichen die Messwerte lediglich die Abschätzung des zusätzlichen Fehlers durch Temperaturänderungen hoch ausgehend von der als normal angenommenen Temperatur +23°C.

Es ist auch notwendig, den zusätzlichen Fehler aufgrund von Temperaturänderungen abzuschätzen runter ausgehend von der als normal angenommenen Temperatur +23°C, d.h. bei -40°C, und diese Änderung beträgt nicht 32°C, wie bis zu einer Temperatur von +55°C, sondern 63°C..., also höchstwahrscheinlich der Wert des zusätzlichen Fehlers aus der Temperaturänderung runter das Ergebnis wird sogar größer sein als der für diesen Sensor ermittelte Wert hoch (-0.0875%)....

In der Regel wird der Zusatzfehler aus Temperaturänderungen für SI auf das Maximum der Zusatzfehler gesetzt hoch Und runter...., oder in seltenen Fällen zwei - verschiedene...

Daher ist es in diesem Fall notwendig, eine Reihe zusätzlicher Tests an einer repräsentativen Stichprobe der betrachteten Sensoren durchzuführen, um für sie (für diesen Sensortyp) einen ausreichenden zusätzlichen Fehler durch Temperaturänderungen festzustellen...

Mechanische und elektrische Temperatursensoren im Kontakt mit dem Medium, dessen Temperatur gemessen wird (ausgenommen Strahlungspyrometer), unterliegen folgenden methodischen Fehlern.

1. Fehler aufgrund von Verlusten durch Wärmestrahlung und Wärmeleitfähigkeit. Dieser Fehler ist darauf zurückzuführen, dass die Temperatur der Rohrleitungswände von der gemessenen Temperatur des durch diese Rohrleitung strömenden Gases oder der Flüssigkeit abweicht. Dadurch kommt es neben dem günstigen Wärmeaustausch zwischen Medium und Sensor auch zu einem schädlichen Wärmeaustausch zwischen Sensor und Rohrleitungswänden aufgrund von Strahlung und Wärmeleitfähigkeit (durch Abfluss von Wärme an den Ort, an dem der Sensor angebracht ist). ). Dies führt dazu, dass die Sensortemperatur von der Mediumstemperatur abweicht und verursacht methodischer Fehler. Um diesen Fehler zu reduzieren, ist es notwendig, die Länge des eingetauchten Teils und den Umfang des Sensors zu vergrößern, die Wandstärke zu verringern und eine Wärmedämmung vorzunehmen Innenfläche Rohrleitung, der nicht eingetauchte Teil des Sensors und sein Montageort.

2. Fehler durch unvollständige Bremsung des Gasstroms. In Thermometern zur Messung der tatsächlichen Temperatur T Gegenstrom der Luft tritt ein Fehler auf, dessen Ursache in einer Temperaturerhöhung des Sensors durch die Umwandlung der kinetischen Energie des Luftstroms in Wärme beim Abbremsen durch den Sensor liegt.

Volle Bremstemperatur

Aufgrund der unvollständigen Strömungsverzögerung erreicht die Sensortemperatur nicht die Temperatur T P, es wird durch die Formel bestimmt

,

Wo R - Bremskoeffizient abhängig von der Form des Sensors.

Für einige Sensorformen ist der Koeffizient R hat folgende Bedeutung:

für einen quer zur Strömung stehenden Zylinder, R = 0,65;

für einen Zylinder, der sich entlang der Strömung befindet, R=0,87;

für Kugel R = 0,75.

Relativer Fehler der tatsächlichen Temperaturmessung

.

Dieser Fehler kann durch eine Korrektur berücksichtigt werden; Bei Navigationscomputern wird diese Korrektur automatisch eingeführt.

In Thermometern zur Messung der Temperatur T P Bei inhibierten Gasen entsteht der Fehler durch eine unvollständige Hemmung des Durchflusses durch den Sensor.

Relativer Fehler der Bremstemperaturmessung

.

Auch dieser Fehler kann durch die Einführung einer Korrektur berücksichtigt werden.

3. Dynamischer Fehler. Dieser Fehler ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Wärmeübertragung vom Medium auf das Sensorelement aufgrund der endlichen Wärmeübertragungsrate, die vom Material der Masse und der Oberfläche der Thermopatrone abhängt, mit einer gewissen Verzögerung erfolgt.

Die thermische Trägheit eines Thermometers wird in linearer Näherung durch seine Übertragungsfunktion (3.3) charakterisiert:

,

Wo S T – Empfindlichkeit

T 1 – Zeitkonstante()

5.2. Fehler bei der Temperaturmessung Kontaktsensoren

Fehler bei Temperaturmessungen werden in vielen Monographien und Veröffentlichungen thematisiert, deren Zahl sich auf Hunderte und sogar Tausende beläuft. Hier betrachten wir dieses Problem kurz, vereinfacht und schematisch anhand der typischsten Messsituationen. Der Hauptzweck dieser Überprüfung besteht darin, sich darauf zu konzentrieren richtige Wahl Sensor, sinnvolle, zweckmäßige Organisation eines Messversuchs, Sicherstellung einer Reduzierung; unvermeidliche Fehler sowie die Möglichkeit ihrer ungefähren Beurteilung.

Wir betrachten hier nur Fehler thermischen Ursprungs, die durch verschiedene thermophysikalische Eigenschaften des Sensors und des Messobjekts verursacht werden, sowie den Einfluss auf die Bildung des Temperaturfelds des Sensors, nicht nur durch die Hauptart der Wärmeübertragung, aufgrund von wobei die Temperatur des empfindlichen Elements des Sensors gleich der gemessenen Temperatur des Objekts sein sollte, aber auch sekundäre Arten der Wärmeübertragung, die das Temperaturfeld des Sensors verzerren. Diese Gründe führen dazu, dass bei der Messung stationärer Temperaturen der stationäre Temperaturwert des Sensors von der gemessenen Temperatur des Objekts abweicht. Dieser Unterschied ist der Fehler, der durch sekundäre Arten der Wärmeübertragung verursacht wird.

Bei der Messung instationärer Temperaturen kommt ein Fehler hinzu, der üblicherweise als dynamisch bezeichnet wird und durch die thermische Trägheit des Sensors verursacht wird. Und sekundäre Arten der Wärmeübertragung tragen zu diesem Fehler bei.

Darüber hinaus ist es bei Vorhandensein externer Energiequellen bei deren Wechselwirkung mit dem Sensor auch möglich, die Temperatur des Sensors zu verfälschen, was den Charakter einer zusätzlichen Erwärmung hat und zu einem entsprechenden Sensorfehler führt. Zu diesen Fehlern gehören Fehler, die durch die Umwandlung der kinetischen Energie eines schnellen Gasstroms beim Abbremsen am Sensor in die Enthalpie des Sensors verursacht werden, sowie die Erwärmung des empfindlichen Elements des Widerstandsthermometers durch den Messstrom.

Wie bereits erwähnt, wird die Temperatur der Oberflächen von Bauteilen mit Widerstandsthermometern und Thermoelementen gemessen. Je kleiner der Sensor ist, desto geringer ist seine eigene Wärmekapazität und sein Wärmewiderstand und desto geringer ist der Einfluss sekundärer Wärmeübertragungsarten (in diesem Fall ist der Hauptwärmeübertragungsprozess der konduktive Wärmeaustausch zwischen der Messoberfläche und dem Sensor). ), desto kleiner sind die Fehler bei solchen Messungen.

Erwägen Sie die Messung der Temperatur einer dicken Platte L 0 flaches Widerstandsthermometer. Auf beiden Seiten der Platte herrschen die in Abb. 5.3, A. Dabei sind α 1 und α 2 die Koeffizienten des konvektiven Wärmeaustauschs zwischen den Oberflächen der Platte und dem Medium; T 1 Und T 2  Umgebungstemperatur; T C1 und T C2 ist die Temperatur der Plattenoberflächen; l D  Sensordicke. Sowohl der Sensor als auch die Platte haben eine relativ endliche Dicke l D Und l 0 , andere Größen sind unbegrenzt. Es wird also davon ausgegangen, dass der Fall vorliegt B) entspricht dem Fall, dass sich der Sensor auf der der Heizquelle gegenüberliegenden Seite befindet, dem Gehäuse V) von der Seite der Heizquelle und der Einbau des Sensors verändert die Wärmeübergangskoeffizienten α 1 und α 2 nicht .

Es wird davon ausgegangen, dass die vom Sensor gemessene Temperatur der Platzierung des Sensorelements in seinem zentralen Abschnitt entspricht (L D /2).

Bezeichnen wir mit Λ 0 bzw. Λ d die Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten der Platte bzw. des Sensors.

Bei der Messung der stationären Temperatur einer Platte hat der Fehler die Form:

für den Anlass B):

(5.12)

für den Anlass V):

(5.13)

Weil das L D /Λ D = P D , L 0 / Λ 0 = P 0 Wärmewiderstände des Sensors bzw. der Platte können wir die gegebenen Fehlerbeziehungen in Bezug auf Wärmewiderstände umschreiben: Fall B):

(5.14)

(5.15)

Bei der Messung instationärer Temperaturen werden Ausdrücke für stationäre Fehler unter der Annahme verwendet, dass die gemessene Oberflächentemperatur linear variiert T MIT = T 0 + bτ Und α 2 = 0, haben die Form:

Ereignis B):

(5.16)

Ereignis V):

(5.17)

(5.18)

(5.19)

Die Annahme, dass der Wärmeübergangskoeffizient auf der der Heizquelle gegenüberliegenden Seite gleich Null ist, bedeutet die Annahme einer adiabatischen Isolierung der Platte, d.h. Es wird davon ausgegangen, dass die gesamte eintretende Wärme für die Erwärmung aufgewendet wird. Dieser Fall wird in erster Näherung erreicht, wenn eine physikalische Isolierung der Platte auf der der Heizquelle gegenüberliegenden Seite eingeführt wird oder bei sehr niedrigen Wärmeübertragungskoeffizienten (ruhige Luft, verdünnte Umgebung bei Flügen in großen Höhen). Dank dieser Annahme war es möglich, solch einfache Ausdrücke zu erhalten T Mund .

Wenn die Platte dünn ist und ihr Material einen hohen Wärmeleitkoeffizienten aufweist, dann Δ T Mund nahezu unabhängig davon thermischer Widerstand Platten. Sucht Δ T Mund aus α 1 ist hyperbolischer Natur, eine auffällige Abhängigkeit bei kleinen Werten α 1 und die Abhängigkeit verschwindet praktisch, wenn α 1 >1000 W/m 2 Grad. Somit wird der Fehlerwert hauptsächlich durch die thermophysikalischen Parameter des Sensors bestimmt. Diese Parameter für die wichtigsten Verstärkungsmaterialien von Oberflächenwiderstandsthermometern sind in der Tabelle angegeben. 5.4.

Tabelle 5.4

Werte von C d, P d für Materialien, die die Oberfläche von Widerstandsthermometern verstärken

Betrachten wir den Fehler bei der Messung der Plattentemperatur mit einem Thermoelement für den in Abb. dargestellten Fall. 5.4.

P Lamellendicke L 0 auf beiden Seiten der Platte im Wärmeaustausch mit der Umgebung stehen. Dementsprechend sind die Wärmeaustauschkoeffizienten mit der Umgebung α 1 Und α 2 und Umgebungstemperatur T 1 Und T 2 . Radius von Thermoelement-Thermoelektroden R D , Es wird davon ausgegangen, dass die Wärmeleitfähigkeit der Thermoelektroden gleich ist  Λ D .

Wir betrachten den Einfluss eines Thermoelements als die Wirkung einer Wärmequelle Qπ R 2 L 0 (R ist der Radius der Quelle).

(5.20)

Wir betrachten den Einfluss eines Thermoelements als die Wirkung einer Wärmequelle Q, einen Bereich in der Platte mit einem Volumen einnehmen π R 2 L 0 (R ist der Radius der Quelle).

Dann beträgt die Temperatur der Platte in der von der Einwirkung der Quelle entfernten Zone

(5.21)

und relativer Fehler

(5.22)

Wo K 0 (μ ), K 1 (μ ) – modifizierte Bessel-Funktionen nullter und erster Ordnung;

(5.23)

(5.24)

– Wärmeübergangskoeffizient von Thermoelement-Thermoelektroden. Hier δ aus Und Λ aus– jeweils die Dicke und der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient der Isolierung von Thermoelement-Thermoelektroden; α D– Wärmeaustauschkoeffizient von Thermoelektroden mit Umfeld;

(5.25)

Thermoelementfehler für den in Abb. gezeigten Fall. 5.4 sind einschränkend. Sie können erheblich reduziert werden, wenn die Thermoelektroden zunächst in ausreichender Länge entlang der gemessenen isothermen Fläche verlegt werden (Ausreichendheitskriterium ist das Verhältnis). l/ R D>50) und entfernen Sie sich dann von der Oberfläche.

Die Berücksichtigung der Fehler des Sensors, der die Temperatur des Mediums misst, wird auf das in Abb. dargestellte allgemeine Diagramm reduziert. 5.5. Das Medium kann entweder Gas oder Flüssigkeit sein.

Bezeichnungen in Abb. 5.5 T Heiraten– Temperatur des Messmediums; T d – vom Sensor gemessene Temperatur; T st– Temperatur des Sensorkörpers. Es wird angenommen dass T Heiraten > T D > T st > T Zu α Heiraten - Koeffizient des konvektiven Wärmeaustauschs zwischen Medium und Sensor; ε D , ε st– Emissionskoeffizienten der Sensoroberfläche und -wand; Q Konv , Q Kond , Q froh– konvektiv, leitend y, Strahlungswärmeströme (die letzten beiden charakterisieren die Wärmeverluste des Sensors für die betrachtete Messsituation); V cf – freie Strömungsgeschwindigkeit.

Um die Betrachtung zu vereinfachen, wird angenommen, dass die Temperatur- und Geschwindigkeitsverteilung des Mediums in der Leitung gleichmäßig ist. Der Sensor wird als Stab mit einer gleichmäßigen Verteilung der thermophysikalischen Eigenschaften betrachtet (Effektivwerte müssen für reale Strukturen angenommen werden). Der Stab ist ein Temperaturmesser für das Medium. Gäbe es im stationären Fall keine Wärmeverluste vom Stab an den kälteren Körper (q cond) und Verluste durch Strahlung an die kälteren Wände (q rad) und gäbe es keine Fehler durch Bremsen, dann würde der Sensor messen die Temperatur des Mediums. Ändert sich die Temperatur des Mediums im Laufe der Zeit, so entsteht aufgrund der thermischen Trägheit des Sensors ein dynamischer Fehler. In der Realität werden Sensorfehler durch folgende Komponenten gebildet:

Die kombinierte Erscheinung von Fehlern, die durch konduktiven Wärmeverlust und dynamischen Wärmeverlust verursacht werden, kann als statisch-dynamischer Fehler bezeichnet werden

(5.27)

Mit den formulierten Vereinfachungen ist dieser Fehler

(5.28)

(Es wird angenommen, dass sich die Temperatur am Sensor vom Anfangswert T d (0) = 0 sprunghaft auf T av ändert). Hier

(5.29)

– Temperatur der konvektiven Erwärmung des Sensors;
-spezifische Wärme, spezifisches Gewicht, Querschnittsfläche des Sensorstabs;

(5.30)

– Temperatur der konduktiven Wärmeübertragung des Sensorstabs; A– effektiver Wärmeleitfähigkeitskoeffizient des Sensorstabs; L  Stablänge.

Es ist ersichtlich, dass das Vorhandensein einer Wärmesenke vom Stab zum Sensorkörper zur Bildung eines statischen Fehlers führt

(5.31)

Es ist auch zu erkennen, dass der dynamische Fehler bei Vorhandensein einer konduktiven Wärmeübertragung abnimmt.

Tatsächlich ändert sich die Temperatur des Sensorstabs

(5.32)

und thermische Trägheit ist der Kehrwert des Tempos.

Abhängig von Wärmeübertragungsbedingungen und Stabstruktur

, (5.33)

Wo ψ(α dk )  Ungleichmäßigkeitskoeffizient des Temperaturfeldes des Stabes; A dt ,  Koeffizient der „konduktiven Wärmeübertragung“ des Stabes; F – thermischer Faktor. Weil das

(5.34)

(5.35)

Kehrwert des Tempos M wird als thermischer Trägheitskoeffizient bezeichnet

ε = 1/M,(5.36)

und Sucht ε (A dk )  charakteristische Kurve der thermischen Trägheit.

Somit hängt der Fehler, der durch die gemeinsame Manifestation von thermischer Trägheit und Wärmeabfuhr verursacht wird, von den Koeffizienten der konvektiven und konduktiven Wärmeübertragung, dem thermischen Faktor Ф und dem Ungleichmäßigkeitskoeffizienten des Temperaturfelds des Stabes ab ψ(α dk ).

Der Gesamtmessfehler steigt mit zunehmender Wärmeableitung zum Körper, denn bei Vorhandensein eines Wärmeableiters gilt: Je schneller der eingeschwungene Temperaturwert erreicht wird, desto stärker wird er durch den statischen Fehler des Wärmeableiters verfälscht.

Bei der Bestimmung der Werte statischer Fehler und charakteristischer Kurven der thermischen Trägheit kommt es darauf an, drei Parameter zu finden, die den Sensor charakterisieren: α dt , ψ(α dk ) , Φ . Größe ψ(α dk ) kann im Formular dargestellt werden

(5.37)

(5.38)

 Äquivalent des thermischen Widerstands des Sensorstabs. Für eine Stabform in Form einer Platte ist n = 3, in Form eines Zylinders - n = 4, in Form einer Kugel - n = 5 (streng gültig für reguläre Bedingungen). thermisches Regime zweite Art).

Wenn der Stab eine heterogene Struktur hat – eine einheitliche Hülle (Schutzhülle) mit einem Kern mit geringer Wärmeleitfähigkeit und spürbarem Wärmewiderstand, dann wird der Grenzwert des thermischen Trägheitskoeffizienten durch den Kern des Stabes bestimmt (ε ∞ = HF), und der statische Fehler ist die Wärmeleitfähigkeit der Hülle. In diesem Fall der Wert α dt lässt sich leicht berechnen, wenn man die geometrischen Abmessungen der Hülle und den Wärmeleitkoeffizienten des Hüllenmaterials kennt.

Zusammenfassende Daten zu den Werten statisch-dynamischer Parameter einiger repräsentativer Designtypen von Sensoren sind in der Tabelle aufgeführt. 5.5.

Tabelle 5.5

Statisch-dynamische Parameter von Temperatursensoren

(5.39)

Wo B– Geschwindigkeit der Temperaturänderung.

Der Fehler, der durch den Strahlungswärmeaustausch des Sensors mit den Wänden der Rohrleitung entsteht, deren Temperatur niedriger ist als die gemessene Temperatur des Mediums, kann aus der folgenden Überlegung abgeschätzt werden.

Wenn das Gas, dessen Temperatur gemessen wird, transparent ist, beträgt der spezifische Wärmefluss vom Sensor zu den Wänden:

(5.40)

(5.41)

– Strahlungswärmeaustauschkoeffizient zwischen Sensor und Wand ( ε S – Emissionskoeffizient des schwarzen Körpers); S D / S st – das Verhältnis der Flächen des Sensors und der Wand, die dem Strahlungswärmeaustausch ausgesetzt sind.

Wenn wir das stationäre Problem der Gleichheit des dem Sensor aufgrund von Konvektion zugeführten Wärmestroms und des Wärmeverlusts an den Wänden aufgrund von Strahlung betrachten, dann ergibt sich die gemeinsame Lösung von q conv und q rad relativ zu T D ermöglicht es Ihnen, einen stabilen Wert zu erhalten T D Und

(5.42)

Eine wirksame Möglichkeit, durch Strahlungsverluste verursachte Fehler (um fast eine Größenordnung) zu reduzieren, ist die Einführung eines Strahlungsschutzschirms zwischen dem Sensor und den Wänden. Zu bedenken ist auch, dass bei Umgebungstemperaturen über plus 500 °C die Eigenstrahlung des Gases auftritt, die wiederum eine abschirmende Wirkung hat. Ungefähr der gleiche Effekt kann durch die Einführung von Beschichtungen des empfindlichen Elements des Sensors mit niedrigen Emissionskoeffizienten (Silber, Gold, Platin) erzielt werden.

Wenn die Strömung am Sensor abgebremst wird, misst der Sensor eine Temperatur, die über der thermodynamischen Gleichgewichtstemperatur der Gasströmung liegt, jedoch nicht den Wert der Stagnationstemperatur erreicht, da die Verzögerung der Strömung am Sensor unvollständig ist. Wenn Tsr thermodynamische Gleichgewichtstemperatur des Gasstroms und T*- Bremstemperatur

(5.43)

Wo K = c H / C v - Verhältnis der spezifischen Wärmekapazitäten von Gas bei konstantem Druck und konstantem Volumen; M =V Heiraten / V Klang  Machzahl, d.h. das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeit zur örtlichen Schallgeschwindigkeit

(5.44)

Wo R Erholungskoeffizient, der die Unvollständigkeit der Umwandlung der kinetischen Energie der Strömung am Sensor in Wärmeenergie charakterisiert.

Am günstigsten mit Unter dem Gesichtspunkt der Definierbarkeit und Stabilität des Restitutionskoeffizienten handelt es sich um die Längsströmung um Körper, bei der die Unabhängigkeit des Koeffizienten in einem weiten Bereich von Mach- und Reynolds-Zahlen beobachtet wird R.

Also für ein Plattenthermometer der Wert R beträgt 0,85. Strömungsempfindliche Elemente von Sensoren weisen ein dünnwandiges Rohr mit kleinem Durchmesser auf r = 0,86...0,9, für längsstromlinienförmige Draht-Thermoelemente R = 0,85... 0,87.

Im Kreuzstrom um offene Thermoelemente R≈ 0,68 ± 0,08.

Eine wirksame Möglichkeit, den Erholungskoeffizienten zu erhöhen, ist die Verwendung von Bremskammern in Sensoren (ein offener Eingang mit einem um das 25- bis 50-fache verkleinerten Ausgangsloch). Mit Längsumströmung eines Thermoelements in der Bremskammer r ≈ 0,98, mit Quer R ≈ 0,92... 0,96.

Wenn die Arbeitsverbindung des Thermoelements in Form einer Kugel ausgeführt ist, deren Durchmesser den Durchmesser der Thermoelektroden übersteigt, dann sowohl im Längs- als auch im Querfluss R ≈ 0,75.

Die Korrektur zur Bestimmung der statischen Temperatur der Strömung aus der gemessenen Gleichgewichtstemperatur (oder der Fehler, falls dieser nicht berücksichtigt wird) hat ein negatives Vorzeichen und ist gleich:

(5.45)

Fehler, die durch die ungleichmäßige Temperaturverteilung über den Strömungsquerschnitt bei der Messung durch über die Oberfläche verteilte empfindliche Elemente entstehen, bedürfen einer gesonderten Betrachtung.

Die Rolle von Fehlern bei Hochtemperaturmessungen, die durch den Verlust der Isolierung von Verstärkungsmaterialien verursacht werden, ist erheblich.

Bei Widerstandsthermometern besteht die Möglichkeit einer Erwärmung des empfindlichen Elements des Thermometers durch den Messstrom und der damit verbundene Fehler, dessen Größe sowohl von der Intensität des Wärmeaustauschs zwischen Thermometer und Umgebung als auch vom Wärmewiderstand und der Wärmekapazität abhängt der Materialien, die das empfindliche Element verstärken, müssen berücksichtigt werden.

Bei der Temperaturmessung in Feldern durchdringender Strahlung müssen Fehler berücksichtigt werden, die sowohl auf momentane als auch auf integrale Effekte in Abhängigkeit von der Stärke der Strahlung zurückzuführen sind.

Es versteht sich, dass die Beschaffung der zur Fehlerschätzung erforderlichen Informationen keineswegs einfacher ist als die Beschaffung grundlegender Informationen. Daher greifen sie häufig auf die Bewertung der maximalen Fehlerwerte zurück, um sicherzustellen, dass diese akzeptabel sind.

Das Wichtigste ist jedoch, die Natur von Fehlern und die Muster ihres Auftretens zu verstehen, da dies der Schlüssel zur richtigen Auswahl eines Sensors und zur richtigen Organisation von Messungen ist.