Hieman lämpömittareista

Palstalla puhutaan paljon lämpötiloista ja mittauksista, mutta ei itse mittalaitteista. Ensimmäisessa kuvassa on Ilmatieteenlaitoksella käytössä olevan, ruotsalaisvalmisteisen Pentronicin PT100-vastusmittalaite (RTD) ulkoilman lämpötilan mittaamiseen. Käsittääkseni ITL:llä on muidenkin valmistajien PT100-tyyppisiä mittalaitteita. Yks syy käyttää PT100-laitteita on muistaakseni se, että se on IPCC:n tai jonkun muun asiaan liittyvän organisaation suositus. Määrityksen olen joskus nähnyt, mutta en nyt sitä linkkiä löytänyt.

Tuolle mittalaitteelle on valmistajan ilmoittama tarkkuusluokka A, mikä on kaavana ± (0,15 + 0.002 | t |) standardin IEC 60751 mukaisesti. Se on siis lämpötilariippuvainen, vaikkakin aika lievästi, koska liikutaan lämpötiloissa -50…+50 astetta Celsiusta. Minulla ei ole tietoa kumpaa elementtityyppiä käyttävät, ohutkalvo- vai lankavastusta.

Taulukko yllä ja kuva alla: Pentronic

Vasteaika, aikavakio tai asettumisaika tarkoittaa aikaa mikä anturilla menee uuden lämpötilan saavuttamiseen. Usein ilmoitetaan, milloin ollaan saavutettu 90% kohteen lämpötilasta ja sen lisäksi vielä jokin reunaehto eli esim. 1 m/s ilmavirtauksessa. Ilmatieteenlaitoksen lämpötilamittarilla se on luokkaa 100 s ja tätä ominaisuutta korostettiin hyvänä ominaisuutena virallisen tahon mielestä, koska lyhytaikaiset lämpötilan muutokset ei tulosta niin helposti heilauta. Mutta onko vasteaika lämmetessä ja jäähtyessä sama?

Hitaus johtuu siitä, että mittaelementti on suojan sisällä ja pääsääntäisesti peitetty vielä jollain ”pulverilla”. Lämmön pitää siis kulkea suojaputken ja ”hiekan” läpi ennen kuin se on elementillä. Mitä enemmän massaa, sitä kauemmin kestää.

Oikealla periaatekuva normaalista hitaasta mittapäästä, missä elementti ”aineen ympäröimä” ja vasemmalla suhteellisen nopeasta aparaatista, missä anturi koskettaa kuoreen eli ilmalla, vedellä tai kiinteällä materiaalilla on pienempi massa lämmitettäväna tai jäähytettävänä.

Kun anturi mittapäineen ja muuntimineen kalibroidaan (ITL 1 kerta/v), päästään tarkempaan mittatulokseen, mutta siltikin vahvasti epäilen niitä kymmenes- tai jopa sadasosa-asteiden tarkkuuksia millä niitä ollut tapana medioissa julkaista. Siihen todelliseen tarkkuuteenhan vaikuttaa vielä mittaustaajuus, datojen käsittely sekä vasteaika.

Sivutarina
Yhdessä projektissa piti kehittää mittalaite lämmönsiirtoelementtien eheyden todentamiseen. Mittaus olisi ollut helpompi järjestää, mikäli se olisi voitu suorittaa lämpökameralla, mutta kohteiden ollessa kiiltävää metallia, se ei ollut käypänen vaihtoehto. Valmistutin mittapään, missä keraaminen elementti kosketti kohdetta jousikuormituksella. Tarkoittaa sitä, että kohteesta tulevan lämmön ei tarvinnut lämmittää kuin pieni hitunen, niin reakointi oli nopeaa. Yllä olevan kuvan tyylinen elementti (mitat kuvassa mm) liimattiin ensin muoviin ja se sitten tiukalla sovitteella metalliin ja se sitten kiinni mekaniikkaan. Ja johtimet sisäkautta anturilta liittimelle ja siitä edelleen AD-muuntimelle, mikä oli kiinni analysointiyksikössä.

Asiakas oli alunperin määrittänyt siihen normaalin anturin, mutta ne olivat niin hitaita, että tarkastusjärjestelmä olisi ollut pullonkaula ja olisi tarvittu useampia testereitä. Tarkastettavassa tuotteessa oli 5-10 kohdetta, mitkä piti tarkastaa samanaikaisesti.

Valmistettuja mitta-antureita testautettiin alan palveluja tarjoavalla yrityksellä ja tuloksena oli elementin valmistajan ilmoittamat arvot niin kuin oli oletettua.

 

Pertti Niemi
Sitoutumaton Jyväskylä

FM Jyväskylän yliopistosta

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu