Точность измерения температуры с помощью термопар
Все рабочие термопары (термоэлектрические преобразователи) в зависимости от допуска делятся на три класса. Самые точные термопары 1-го класса.
Под допуском понимается максимально допустимые отклонения показаний термопары от номинальных значений ТЭДС. Выражается допуск в градусах Цельсия. Допуски термопар, соответствующие им классы, а также номинальные значения ТЭДС (номинальные статические характеристики преобразования) приводятся в соответствующих международных и национальных стандартах. На Украине таким стандартом в настоящее время является ДСТУ EN 60584-1:2016 «Преобразователи термоэлектрические. Часть 1. Технические характеристики и допустимые отклонения электродвижущей силы». В Таблице 12 этого стандарта приведены допуски и соответствующие им классы для различных типов термопар.
Фактически допуск означает максимально возможную ошибку, вносимую в измерение термопарой, или другими словами – ее точность.
В качестве примера работы с вышеуказанной таблицей рассмотрим какую максимальную ошибку может внести в измерение температуры хромель-алюмелевая термопара 2-го класса. Для данной термопары (тип К) в диапазоне измерения от -40 до 1200 ºС в качестве допуска указано выражение « ±2,5 или 0,0075|t|». Здесь «t» обозначает величину измеряемой температуры, а число 2,5 указывает, что при любых температурах измерения в указанном диапазоне допуск не может быть меньше ±2,5 ºС. Таким образом, при температурах измерения до 333 ºС допуск будет ±2,5 ºС, а при 800 ºС:
0,0075 х 800 = ±6 ºС.
Аналогичные вычисления для платинородиевой термопары (тип В) 2-го класса при измерении температуры 1400 ºС дадут допуск в ±3,5 ºС ; для 3-го класса соответственно ±7 ºС.
Тут же уместно заметить:
- не все типы термопар имеют все три класса;
- одному и тому же классу для разных типов термопар может соответствовать разная величина допуска (разная точность).
Нельзя также забывать, что в комплекте с термопарой всегда работает вторичный измерительный прибор, который вносит в результат измерения свою (дополнительную) погрешность.
P.S. Метрологические характеристики термоэлектродной проволоки, из которой изготавливаются термопары, определяются заводом–изготовителем проволоки при ее выпуске из производства. Так в обязательном порядке определяется ТЭДС проволоки в соответствующей реперной точке. Для термопар, например платинородиевой группы, такой реперной точкой является температура плавления палладия 1554,8 ºС. Значение абсолютного отклонения измеренной ТЭДС от табличного (номинального) значения вносится производителем в паспорт всей партии термоэлектродной проволоки. На основании этого паспорта предприятия-изготовители термопар присваивают им соответствующий класс.
При необходимости конечный потребитель может обратиться на предприятие-изготовитель термопар с просьбой сообщить ему значение абсолютного отклонения ТЭДС конкретной термопары (термопреобразователя) от номинального значения. Это может существенно повысить достоверность измерения температуры с помощью конкретной термопары.
