熱電対の校正方法について教えて下さい。
現在、銅ブロックの過渡沸騰冷却実験を行い、その際ブロック内部の熱伝達特性を知るために内部にCA(K)熱電対を挿入しています。そこで使用する熱電対を校正するため、これまでオイルバスで校正を行っていました。200℃以上は浴槽温度を上げられないので、そこまでの結果から最小自乗法により直線近似により実験の温度範囲(600℃から100℃程度まで)での熱電対の起電力を決定しています。この方法で起電力を決定するのとJISの基準値をそのまま用いるのとではどちらがより誤差が小さいのでしょうか?どなたか校正方法についてご存知の方、若しくは自分はこのような方法で校正している、などという方が居られましたら何卒御回答の方、宜しくお願いします。

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A 回答 (2件)

実用熱電対では熱起電力の直線性の優れているものはK(CA)です。


しかし、履歴変化が生じるため繰り返しの温度変化の影響を受けやすくなります。
通常0~1000℃で±0.4%の精度を有するK熱電対が
直線近似とJISとの比較でどの程度の誤差が出ているのかわかりませんが、
0~1400℃で±0.25%の精度を持つR(PR)熱電対を使用してみてはどうでしょう。
履歴変化は少なく劣化にも強いです。(直線性に少し劣ります)
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国際実用温度目盛りの定義定点を実測してみるというのはいかがでしょう。



その範囲であれば、
すず(Sn)凝固点505.1181K
亜鉛凝固点   692.73K

などが簡単ではないでしょうか。

電極に溶けた金属が付着しないように気をつければそれほど難しい測定ではないと思いますが。
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Q熱交換の基礎式を教えてください。

熱交換器における基礎式を教えてください。
蒸気と水での熱交換を行う際に、入口温度と出口温度の関係、
それに流速等も計算のデータとして必要なんだと思うんですが、
どういう計算で熱量、流速を決めればいいのか熱力学の知識がないので
分かりません。
いろんな書籍を買って勉強していますが、難しくて分かりません。
それに独学ですので、聞ける人がいなくて困っています。
どなたか、簡単に熱交換の基礎式などを教えてください。

Aベストアンサー

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2種類有る。
 L:伝熱面厚み
 kav:伝熱面の熱伝導率の異種温度の平均、熱伝面内外で温度が異なり、温度によって変化する熱伝導率を平均して用いる。
 hは、流体の種類や流れる速さ(主な指標はレイノルズ数)によって変化します。
 hsは、どの程度見積もるか、、、設備が新品ならZeroとしても良いのですが、使い込むとだんだん増加します。
 更には、Aも円管で厚みが有る場合は、内外を平均したり、Δtも入り口と出口の各温度差を対数平均するとか、色々工夫すべきところがあります。

>冷却管はステンレス製(SUS304)です。
 →熱伝導度の値が必要です。
>冷却管の中の水の温度は入口が32℃で出口が37℃です。>流量は200t/Hr程度流れております。
 →冷却水が受け取る熱量は、200t/Hr×水の比熱×(37-32)になります。この熱量が被冷却流体から奪われる熱量です。=Q
>冷却管の外径はφ34で長さが4mのものが60本
>冷却管の外径での総面積は25.6m2あります。
 →冷却管の壁厚みの数値が計算に必要です。
 伝熱面積も外側と内側を平均するか、小さい値の内側の面積を用いるべきです。

 まあしかし、現場的な検討としては#1の方もおっしゃっているように、各種条件で運転した時のU値を算出しておけば、能力を推し測る事が出来ると思います。
 更には、熱交換機を設備改造せずに能力余裕を持たせるには、冷却水の温度を下げるか、流量を増やすか、くらいしか無いのではないでしょうか。

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2...続きを読む

Q熱電対の規準熱起電力表の値は、何の値なのか、いまいち理解できません。何

熱電対の規準熱起電力表の値は、何の値なのか、いまいち理解できません。何方か教えて頂けませんでしょうか。

 仕事で熱電対を使用することになり、書籍を一応読み、冷接点補償の必要性も理解しました。

そこで、添付図のような実験を行った結果への質問です。

(実験内容)
 例えば、100℃の時の規準熱起電力値4.096mV(K型熱電対の場合)を、熱起電力発生器から温調器に入れると、125℃(この時の周囲温度=25℃)と表示されました。(熱起電力発生器は、規準熱起電力値を出力する装置です)

【質問】
 温調器は、温調器自身冷接点補償を行うはずなので、周囲温度(25℃)を計測してその電圧分を加算した為、125℃と表示したと思われます。この実験の結果から、規準熱起電力値の事を、どの様に理解(何の値)したらよろしいでしょうか?

何方か、よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 熱電対は、その両端の【温度差】を電圧として出力するセンサです。
 質問文にある例に沿って云えば、4.096mV 入力された温調器は「ココとセンサのある場所との【温度差】は 100℃。ココの温度は 25℃。だからセンサのある場所の温度は 125℃。」と判断し、125℃と表示をします。

 ここで、温調器のある場所の温度が 15℃に下がったとします。熱起電力発生器からの入力が 4.096mVのままであれば、温度差が 100℃ のままと云うことなので温調器の表示は 115℃ となります。
 (ココが 25℃ から 15℃ へ 10℃ 下がった。温度差は 100℃ のまま。と云うことはセンサのある場所も 10℃ 下がったと云うコト。)

 別の例。
 熱起電力発生器を外し、センサを接続し、温調器の周囲温度が 25℃。測定点が 125℃。温度差が 100℃ なのでセンサからの入力は 4.096mV。温調器の表示は 125℃。
 ここで、温調器のある場所の温度が 15℃に下がる、測定点は 125℃ のまま。この場合の温度差は 110℃ となり、センサ入力は 4.509mV と大きくなる。で、温度差 110℃ + 周囲温度 15℃ = 温調器表示は 125℃。


 熱電対は、飽くまでその両端の【温度差】を出力するセンサです。温度差しか判らないから、温調器周囲の温度をサーミスタ等で計測して測定点の温度を直読みできるよう補償する必要があるのです。

 で、規準熱起電力値とは、「熱電対の温接点と冷接点との温度差がコレコレのとき、発生する熱起電力はこんだけ」と云うところを規格で以て取り決めたもので、これに従って精度を確保する限り、センサと温調器とで異なるメーカの組み合わせでも温度表示等がメロメロになったりしないようにしています。

 と云うところでいかがでしょうか。

 参考までに、とあるメーカの技術資料のページを附しておきます。

参考URL:http://www.okazaki-mfg.com/tec_info/emf_tablej.html

 熱電対は、その両端の【温度差】を電圧として出力するセンサです。
 質問文にある例に沿って云えば、4.096mV 入力された温調器は「ココとセンサのある場所との【温度差】は 100℃。ココの温度は 25℃。だからセンサのある場所の温度は 125℃。」と判断し、125℃と表示をします。

 ここで、温調器のある場所の温度が 15℃に下がったとします。熱起電力発生器からの入力が 4.096mVのままであれば、温度差が 100℃ のままと云うことなので温調器の表示は 115℃ となります。
 (ココが 25℃ から 15℃ へ 10℃ 下がった。...続きを読む

Q温度計が正常かどうか確認する方法

職場でデジタル式の温度計を使用しています。
これが正常かどうかは通常コップに水をいれ、
他の温度計と比べて同じならば良しとしていますが
最近は水温もさがってきて低い温度帯でチェックしています。
この方法は簡単でいいと思いますが
低い温度でも同じならば60℃以上の温度でも正常であると判断していいものでしょうか?
現在は水温が10度でも60℃でも同じにさすので問題ないですが2通りするのは手間がかかります。
大切なことなのですが
何か良い方法はありませんか?

またこのような作業のことをなんと呼ぶのでしょうか?

ちなみに1年に1回は温度計メーカーに「公正」にだしています。

Aベストアンサー

>他の温度計と比べて同じならば良しとしていますが

「他の温度計」が、デジタル式より信頼性が高いならこの方法でOKでしょうが、


>低い温度でも同じならば60℃以上の温度でも正常であると

センサーの出力を、電気的に変換して温度表示にします。
このとき「y=a・x+b(yは表示する値、xはセンサの出力)」の計算をするとすれば、その温度計で測りたい温度範囲の、上と下の2点で校正してやらないと、正しくないように思います。

極端な話、何を測っても10℃と表示する機械を、たまたま10℃で校正しているかも知れません。

毎年、メーカーに送って校正、ということですので、そのようなことはないでしょうが、60℃近辺のものを測ることが多いのであれば、60℃の温水などで校正するべきです。

なお、より信頼性の高い測定器と比較する校正は「比較検査」と呼んだような記憶があります。

QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む


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