Modellierung eines Temperaturmesssystems

Die Genauigkeit eines Messsystems kann durch Belastungseffekte im System erheblich reduziert werden. Ein Thermoelement wird zusammen mit einem Indikator verwendet, um Temperaturen zu messen. Das Thermoelement hat eine Empfindlichkeit von 50 µV/°C und einen Ausgangswiderstand von 500 Ω. Der Indikator gibt eine gemessene Temperatur von T M = 20 v L Ö A D K und hat einen Eingangswiderstand von 10 kΩ.

  1. Wie skizziert man dieses System mit Thevenin-Ersatzschaltbildern? (Ich denke so etwas, aber ich bin mir nicht sicher.)

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

  1. Wie bestimmen Sie die Genauigkeit dieses Messsystems? Ich denke, ich muss rechnen T M / T , aber ich weiß nicht, wie ich die Spannung über der Last bestimmen soll ( v L Ö A D ).
T ist die wahre Temperatur, und T M = 20 ∗ v L Ö A D K ist die vom Indikator gemessene Temperatur. Dieser wird durch die Belastungseinflüsse mit Widerstand deutlich reduziert R L Ö A D = 10 k Ω und wo die Spannung über der Last gegeben ist durch v L Ö A D = v Ö u T R L Ö A D / ( R L Ö A D + R Ö u T ) .
Ihnen fehlt die Vergleichsstellenkompensation für das Thermoelement. Ohne sie wird die Genauigkeit stark verringert.
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Antworten (2)

Bei dieser Aufgabe werden Sie gebeten, ein altmodisches (vielleicht D'Arsonval) mechanisches Messuhrwerk zu betrachten, das an einem Thermoelement befestigt ist. (nebenbei, mit ein bisschen Bimetall oder einer manuellen Trimmung, um das Kaltstellen-Twiddle zu machen, das einst eine übliche Art von Thermoelement-Messgerät war - auch bekannt als "Pyrometer").

Das Messgerät ist mit einer Skala ausgestattet, die 20.000 Grad pro Eingangsvolt anzeigt. Es würde also genau richtig angezeigt werden (vorausgesetzt, dass 50 uV / ° C korrekt sind), wenn das Messgerät das Thermoelement nicht geladen hätte.

Als Antwort auf Ihre Fragen haben Sie das Ersatzschaltbild richtig. Der Fehler ist bei diesem vereinfachten Problem proportional zum Temperaturmesswert, daher ist Tm/T eine vernünftige Art, ihn zu beschreiben.

Die Spannung über dem Messgerät ist ein einfacher Spannungsteiler, den Sie berechnen können sollten. Bei genauer Betrachtung liegt der Fehler in der Größenordnung von -5 % (aber nicht genau -5 %). Das überlasse ich Ihnen.

In der Praxis würde diese Art von Thermoelement-Messgerät für einen bestimmten Widerstand von Sonde + Verkabelung (häufig eher etwa 10 Ohm) ausgelegt sein, und diese Anforderung wäre auf der Vorderseite des Messgeräts gekennzeichnet. Eine bekannte Belastung würde also vorab über die Werkskalibrierung kompensiert.

Zwei Hinweise:

  • Eine Spannungsquelle und zwei Widerstände werden als "Spannungsteiler" bezeichnet. Die Berechnung ist einfach.

  • K ist eine "Kalibrierungskonstante". Sie passen den Wert an, bis der Messwert genau mit der Temperatur übereinstimmt.

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