利用規約の変更について

ご存知の方や詳しい方ご教示いただけると幸いです。
熱電対10本を恒温槽内に入れ40℃~80℃まで10℃刻みで温度を計測しました。
この時の熱電対10本の最大温度差
40℃=0.3℃
50℃=0.3℃
60℃=0.3℃
70℃=0.3℃
80℃=0.3℃
でした。
この事から熱電対と計測器を含めたばらつきが0.3℃程度と考えられます。
この熱電対10本を10cm×10cm×t=2mmの無地ステンレス板
10枚のそれぞれにの裏にアルミテープで接触部分はしっかり貼り付けました。
ステンレス板にはゴム足を付けて水平に安定するようにしました。
それを断熱材の上に並べて炎天下の日向に放置しました。
すると20℃や30℃では0.4℃くらいだったばらつきが
50℃以上になると3℃くらいばらつきました。
この原因は何でしょうか?
1.熱電対の貼り方??(貼り方だと20℃や30℃の時にもばらついても良いような)
2.風の影響??
よろしくお願いいたします。

A 回答 (4件)

ぱっと思いつくのを、



熱電対の貼り方で、ステンレス板に本当に密着して接触しているかどうか。
ステンレス板の位置による誤差バラツキ、試験板の設置位置によって風や地面の温度が変化していないかどうか。

熱電対の条件が全て同じかどうか、熱電対は基本的に異種金属が対になった部分で生じる起電力によって温度を測定するのですが、
高温の部分が対の部分ではなく、熱電対の途中の部分に高温の部分があった場合も起電力を生じて温度を測定してしまいます。
炎天下ということで熱電対の途中の部分が加熱されていないかどうか。

私が思いついたのはこんなところです。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ご教示ありがとうございます。
ばらつきの原因は風でした。
空冷エンジンという言葉があるくらいなので風が当たれば冷えるのでその風の当たりやすさが原因でした。
なので疑似太陽光としてハロゲンランプを使用し
室内でなおかつ防風するような構造で試験をしたらほぼ同じ値が出ました。

お礼日時:2016/07/05 21:59

…貼った位置も関係するでしょうし。



 10cm角のスペースに10本を1列に均等な間隔で貼ったのか、2列に5本ずつなのか、ランダムなのか、1点に集中させるように貼ったかでもかなり結果が違う事が予想されますね。1m角の板の中心部10cm角ならそんなに違わない可能性が高いですが。20℃や30℃なら周囲温度とそんなに変わらないという事でしょうから、ムラがあっても目立たないだけでは。

 貼る位置と熱電対1番~10番の対応関係もいろいろ入れ替えてみる必要もあるでしょうし、事によったら測定回路もいろいろ入れ替えないといけないかも。事前データのばらつきが0.3℃と言ってもいつも高め・低めに出る熱電対があるのか、確度の低いのが混ざっているかでも評価を見直さないといけない。

 #3氏の仰っている「実験計画法」を調べましょう。
    • good
    • 0

> この原因は何でしょうか?


ここで、何を答えてもなんの役に立たないと思います。
実験計画法で検証してください。
    • good
    • 1

ステンレスは熱伝導がかなり悪いのでバラツキ安いと思います。


http://www.polaris-hs.jp/zisyo_syosai/syosai_img …
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ご教示ありがとうございます。
ステンレスは熱伝導がかなり悪いですね。
ばらつきの原因は風でした。
空冷エンジンという言葉があるくらいなので風が当たれば冷えるのでその風の当たりやすさが原因でした。
なので疑似太陽光としてハロゲンランプを使用し
室内でなおかつ暴風するような構造で試験をしたら同じ値が出ました。

お礼日時:2016/07/05 21:58

このQ&Aに関連する人気のQ&A

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人はこんなQ&Aも見ています

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Q熱電対の誤差

熱電対に加えられた温度と起電力の関係を調べる実験を行ないました。
標準熱電対をCA、被測定熱電対をICとしたとき測定した起電力が公称値よりも多少大きい値になったのですが、この誤差が生じた理由がよく分かりません。
教えて頂けないでしょうか?

Aベストアンサー

大学等の物理系の実験と推測して、回答します。

「熱電対は、異種金属を溶接して作り、接触電位差を利用して温度を測るツールである」
ということはご存知ですね?
ご存知なかったら、大学の先生にお願いして、線材とアーク溶接機を貸してもらって、3つくらい、熱電対を作ってみてください。特性は、非常にバラつくはずです。だから「較正」しないと使えません。

だけど、そのデリケートさが、
「正確な温度測定を行えるデバイス」
である所以なのです。

Q熱電対の温度測定誤差

熱電対で温度測定をする為に回路を作製したのですが、K型熱電対とT型熱電対を使用した場合において、K型熱電対ではほぼ正しく温度計測できているのに対し、T型は2~3℃温度がずれてしまいます。
回路は熱電対の出力電圧を増幅(250倍)し、出力する部分と冷接点の温度を測定し、電圧として出力(10mV/℃)する部分で構成しています。
それぞれの出力電圧をロガーで計測し、補正を行った上で温度に換算しています。

単純に結果だけ見ると、K型熱電対の場合は熱電対の出力電圧をほぼ250倍できているのに対し、T型熱電対では265倍に増幅してしまっているように見えます。

回路は同じものを使用しているので、異なるのは熱電対の種類だけなのですが、何か誤差要因となるものが存在するのでしょうか。

Aベストアンサー

>何か誤差要因となるものが存在するのでしょうか。
無いと思います。
熱起電力表と照らし合わせてみてください。

参考URL:http://www.chino.co.jp/products/sensors/thermocouples.html

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熱電対で高精度温度測定

おねがいします。
融点付近の地温を高精度(±0.05℃以下)で測ることは可能でしょうか?
測定範囲は-10℃から10℃くらいまででよいのですが。
どのロガー会社にきいても0.5℃までですといわれます。
しかし、冷接点の温度を測る温度計(サーミスタ)の精度がキャリブレーションで0.02℃くらいまで出せるのであとは熱電対自体の安定性ですが、これもあるように思います。
そして、熱電対の出力電圧が小さいのでこれを増幅する過程で誤差がおおきいのかとも考えています。

Aベストアンサー

No.8のものですが、万が一誤解があるといけないので。

No.8の実験で確認できるのはシステムの再現性、安定度であって、絶対精度(国際温度目盛からのズレ)を問題にされるときは、別の温度(定められた温度定点ではありませんが、例えば標準大気圧での水の沸点、約99.974℃)で起電力の校正をしなければなりません。

お考えの実験では再現性や安定度の方が効くかな、と思い前回のアドバイスになりました。老婆心まで。

Qエクセルで計算すると2.43E-19などと表示される。Eとは何ですか?

よろしくお願いします。
エクセルの回帰分析をすると有意水準で2.43E-19などと表示されますが
Eとは何でしょうか?

また、回帰分析の数字の意味が良く分からないのですが、
皆さんは独学されましたか?それとも講座などをうけたのでしょうか?

回帰分析でR2(決定係数)しかみていないのですが
どうすれば回帰分析が分かるようになるのでしょうか?
本を読んだのですがいまいち難しくて分かりません。
教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるための指数表記のことですよ。
・よって、『2.43E-19』とは?
 2.43×1/(10の19乗)で、
 2.43×1/10000000000000000000となり、
 2.43×0.0000000000000000001だから、
 0.000000000000000000243という数値を意味します。

補足:
・E+数値は 10、100、1000 という大きい数を表します。
・E-数値は 0.1、0.01、0.001 という小さい数を表します。
・数学では『2.43×10』の次に、小さい数字で上に『19』と表示します。→http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8C%87%E6%95%B0%E8%A1%A8%E8%A8%98
・最後に『回帰分析』とは何?下の『参考URL』をどうぞ。→『数学』カテゴリで質問してみては?

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%9E%E5%B8%B0%E5%88%86%E6%9E%90

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるた...続きを読む

Q熱電対をうまくつけたい

ある端子のついた電線に電流を流し、端子がどの程度の熱をもつか実験しています。
端子には熱電対をはんだ付けしています。
そこで問題があるのですが、熱電対を端子にはんだ付けする際端子がメッキ処理されているためになかなか綺麗にはんだがのってくれません。
しっぱいを何度も繰り返す度に端子にも負担がかかるので一発でうまくくっついてくれる方法を探しています。
なにかはんだに代わる接着剤のようなものはないでしょうか?
ちなみに測定温度は高精度を求めませんので大体測れれば問題ありません。
現状ではうまくはんだがのったとき、まともな測定温度がでますが、汚いはんだ処理だとやはり温度があがりすぎて、試験中に熱電対が取れたりします。
アドバイスよろしくお願いします。

Aベストアンサー

ホームセンタや日曜大工店に売っているアルミテープが良いですよ。
いろんな種類がありますが、表面に艶のないアルミテープが良いです。

張るときのコツは、熱電対の立体的な形状に合わせて隙間を作らずぴったりとタイトに貼り付けることです。
先の収納されたノック式のポールペンなどでこすり付けると良い感じです。
アルミは熱伝導率が高く、やわらかいので凸凹したところにも柔軟にフィットします。

ただし、テープの接着剤が熱で緩みますので、150℃位までしか使用できません。
緩んだときは、再びボールペンなどでこすり増ししてください。
一度冷ますと、接着がより強固になります。

安定してしばらく使用したいときは、さらにニトフロンやテフロン系の耐熱テープを重ね張りして補強すると良いです。
これも同じくホームセンタに置いてる場合が多いです。(テフロンの耐熱も180℃~200℃程度です)

Qヤング率が変わる原因

たとえば、銅の棒の両端を支えて、中心に力を加えるとたわみますよね?
そのときに、ヤング率が大きいと、たわみの量が少なくなりますよね?

そこで、質問なんですけど、ヤング率の値が変化する原因を教えてください。

金属の疲労が原因なのかなぁ~??って調べているんですがなかなか見つからないので、よろしくお願いします

Aベストアンサー

>そこで、質問なんですけど、ヤング率の値が変化する原因を教えてください。

どういう状況で変化するのか教えてくれると、回答がつくと思います。
今思いつくのは、塑性化が発生していることの他は(弾性範囲では)、以下のような物です。

一般に
応力=ヤング係数×ひずみ
応力=荷重/断面積
から、
荷重=ヤング係数×ひずみ×断面積
です。

一般に断面保持の仮定(断面は一定)の下で解析しますのですが、加力を続けていくと断面の減少などが起こり、断面積が変化します。
実験などでの計測ではロードセルなどで荷重を、ひずみゲージによりひずみを測定して、断面積一定の仮定からヤング係数を算出します。
つまり、断面が一定の仮定が成り立たないと、見かけ上ヤング係数が変化するような結果が得られることがあります。

QK型熱電対の起電力からの温度換算

お世話になります。
K型熱電対に関して調べています。
冷接点補償のICを使ってA/Dで電圧を取り込んで、
電圧から温度を計算しようと思っています。
そこで分からない事があります。
1、起電力からの温度換算の計算式はどのようなものなのでしょうか?
2、0.1℃単位の起電力-温度テーブルのデータはありますでしょうか?
3、近似式があったと思うのですが、どの程度の精度になるでしょうか?
以上の事を教えて頂けますでしょうか?

Aベストアンサー

>(これに意味があるかは別として)

正直意味がわかりませんけれども、単に表中の値の中間の起電力であったときに温度に直したいということであれば、単純に二点間を直線で近似すればいいのでは?より凝るなら、まわりの数点を使って多項式補間で内挿する。

添付の図は10度刻みの基準熱起電力表を使って、0~100℃の範囲での直線近似式による温度と起電力表の温度値との差を起電力に対してグラフ化したものです。

横軸:熱起電力
縦軸: (熱起電力表の温度)-(直線近似の温度)
曲線:Bスプライン

Q過冷却の起こりやすい金属

金属を溶解し、冷却したときに過冷却が起こりやすい金属とそうでない金属があるのはなぜでしょうか?

測定した金属とその凝固点は
Sn 231.9℃
Bi 271.4℃
Pb 327.5℃

過冷却がみられたのはSnとBiでした。


調べてもよく分からなくて…
どなたか分かりやすく教えて頂けないでしょうか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

一般に、液体が融点で結晶化する時や、飽和溶液から析出するときには
最初に結晶成長の核になるものが必要で、この核になるものが無ければ
結晶成長は何時までもはじまらず、過冷却となります。

さて、結晶の核となるのは、外から加えられた種結晶や、
液体中の固体不純物、液体中に偶然出来た結晶と同じ配列、等です。
このうち、種結晶以外から結晶核が生成する場合はエネルギーが必要で、
このエネルギー(結晶核形成エネルギー)が大きい場合には
それだけ結晶核は生成しにくいため、深い過冷却が観測されます。

この結晶核の形成エネルギーの大きさは、
物質によっても、形成のパターンによっても異なりますが、
一般的に言って、不純物を元にした場合の方が
偶然出来る場合よりはるかに小さくて済みます。
さらに、不純物が元になる場合であっても
物質と不純物の種類によって異なる値となります。

ということで、結論的には、
結晶核生成の元になりやすい不純物が含まれている場合には
過冷却にはなりにくい、といえます。

なお、偶然出来る結晶核の生成エネルギーは物質固有の値なのですが
この部分は今回のような実験では考慮は不要です。
なぜなら、かなり過冷却が深くならないと問題にならない上、
普通に取り扱っている材料では十分な量の不純物が含まれていて
さらに容器も巨大な固体不純物として結晶核となり得るためです。
(このため、上記を測定するには特別な方法が必要です)

ちなみに、上記の内容は金属に限った話ではなく、
例えば水の過冷却にも当てはまります。


最後になりますが、この辺りは基礎の話なので参考資料は沢山あります。
教科書的なものを一冊挙げておきます。

金属凝固学概論
W.C.ワインガード著 / 大野 篤美訳 / ISBN4-8052-0016-2

一般に、液体が融点で結晶化する時や、飽和溶液から析出するときには
最初に結晶成長の核になるものが必要で、この核になるものが無ければ
結晶成長は何時までもはじまらず、過冷却となります。

さて、結晶の核となるのは、外から加えられた種結晶や、
液体中の固体不純物、液体中に偶然出来た結晶と同じ配列、等です。
このうち、種結晶以外から結晶核が生成する場合はエネルギーが必要で、
このエネルギー(結晶核形成エネルギー)が大きい場合には
それだけ結晶核は生成しにくいため、深い過冷却が観測...続きを読む

Q金属、半導体の抵抗の温度変化について

金属は温度が高くなると抵抗が大きくなり、半導体は温度が高くなると抵抗が小さくなるということで、理論的にどうしてそうなるのでしょうか。
金属については、温度が上がると粒子が熱振動し自由電子が流れにくくなるというようなことを聞いたことがありますがあっていますか?
半導体についてはまったく理由がわからないので詳しく教えて頂くとありがたいです。
あと自分で調べていたところ「バンド理論」というのを目にしました。
関係があるようでしたらこれも教えて頂くとありがたいです。

Aベストアンサー

こんにちは。

>>>金属については、温度が上がると粒子が熱振動し自由電子が流れにくくなるというようなことを聞いたことがありますがあっていますか?

だいたい合っています。
金属については、温度が上がると正イオン(自由電子が引っこ抜かれた残りの原子)の振動が激しくなるので、自由電子が正イオンに散乱されます(進路を乱されます)。
それをマクロで見たとき、電気抵抗の上昇という形で現れます。

>>>半導体についてはまったく理由がわからないので詳しく教えて頂くとありがたいです。

半導体の中において金属の自由電子に相当するものは、電子とホールです。この2つは電流を担う粒子ですので、「キャリア」(運ぶ人)と言います。
ホールは、半導体物理学においてプラスの電子のように扱われますが、その実体は、電子が欠けた場所のことを表す「穴」のことであって、おとぎ話の登場人物です。
電子の濃度とホールの濃度に違いがあったとしても、一定の温度においては、両者の濃度の積は一定です。
これは、水溶液において、H+ と OH- の濃度の積が一定(10^(-14)mol^2/L^2)であるのと実は同じことなのです。

中性の水溶液の温度が高くなると、H2O が H+ と OH- とに解離しやすくなり、H2O に戻る反応が劣勢になります。
それと同様に、真性半導体においても、温度が上がると電子とホールが発生しやすくなるのに比べて、両者が出合って対消滅する反応が劣勢になるため、両者の濃度の積は増えます。
キャリアが増えるので、電流は流れやすくなります。

こんにちは。

>>>金属については、温度が上がると粒子が熱振動し自由電子が流れにくくなるというようなことを聞いたことがありますがあっていますか?

だいたい合っています。
金属については、温度が上がると正イオン(自由電子が引っこ抜かれた残りの原子)の振動が激しくなるので、自由電子が正イオンに散乱されます(進路を乱されます)。
それをマクロで見たとき、電気抵抗の上昇という形で現れます。

>>>半導体についてはまったく理由がわからないので詳しく教えて頂くとありがたいです。

半導体...続きを読む


このQ&Aを見た人がよく見るQ&A

人気Q&Aランキング

おすすめ情報