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Kalibrierung eines Typ N Thermopaares bei 1000 °C
Autor: DKD
Dieses Beispiel wurde der DKD-3-E1 entnommen (siehe unter S5).
Ein Typ N Thermopaar wird durch Vergleich mit zwei Typ R Referenzthermopaaren in einem horizontalen Ofen bei einer Temperatur von 1000 °C kalibriert. Die von den Thermopaaren erzeugte EMK wird mit einem Digitalvoltmeter über einen Wahl-/Umschalter gemessen. Alle Thermopaare haben ihre Vergleichsstellen bei 0 °C. Das zu kalibrierende Thermopaar ist über Ausgleichsleitungen mit dem Vergleichspunkt verbunden.
Modell Gleichung:
| VX = ViX + dViX1 + dViX2 + dVR + dVLX + dtX / CX - dt0X / CX0;
dtX = tX - t0;
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Liste der Größen:
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Größe
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Einheit
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Definition
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|---|
| VX
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µV
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Spannung des zu kalibrierenden Thermopaares
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| ViX
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µV
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angezeigte Spannungswerte
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| dViX1
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µV
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Spannungskorrektionen aufgrund der Kalibrierung des Voltmeters
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| dViX2
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µV
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Spannungskorrektionen aufgrund der begrenzten Auflösung des Voltmeters
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| dVR
|
µV
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Spannungskorrektion aufgrund von Kontakteffekten des Umschalters
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| dVLX
|
µV
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Spannungskorrektion aufgrund der Ausgleichsleitungen
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| dtX
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°C
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Abweichung der Temperatur des Kalibrierpunktes von der Temperatur des Ofens
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| CX0
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°C/µV
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Spannungsempfindlichkeiten der Thermopaare bei der Vergleichstemperatur von 0 °C
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| CX
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°C/µV
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Spannungsempfindlichkeiten der Thermopaare bei der Messtemperatur von 1000 °C
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| dt0X
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°C
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Temperaturkorrektionen aufgrund der Abweichung der Vergleichstemperaturen von 0 °C
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| tX
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°C
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Temperatur des Ofens
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| t0
|
°C
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nominale Temperatur des Kalibrierpunktes
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ViX: |
Typ A
Methode der Beobachtung: Direkt
Anzahl der Beobachtungen: 1
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Nr.
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Beobachtung
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|---|
| 1
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36248 µV
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Arithmetischer Mittelwert: 36248.000 µV
Schätzwert für die Standardabweichung: 1.6 µV
Freiheitsgrad des Schätzwerts: 9
Standardmessunsicherheit: 1.600 µV
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BEOBACHTUNGEN: Die vom Voltmeter angezeigten Spannungen werden vorher aufgezeichnet, bei dem die Effekte der Temperaturdrift in der Wärmequelle und der Thermospannungen im Messkreis vermindert werden (siehe DKD-3-E1: S5.15). Die Beobachtungen werden zu nur einer Beobachtung zusammengefasst, die die Temperatur des Ofens am Ort des zu kalibrierenden Thermopaares angibt. In analoger Weise wird eine Beobachtung der Spannung des zu kalibrierenden Thermopaares ermittelt. Zur Ermittlung der diesen Beobachtungen beizuordnenden Standardmessunsicherheit wurde in einer früheren Messung eine aus zehn Beobachtungen bestehende Messreihe bei der gleichen Betriebstemperatur gewonnen. Sie ergab eine zusammengefasste Abschätzung der Standardabweichung für die Temperatur des Ofens und die Spannung des zu kalibrierenden Thermopaares.
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dViX1: |
Typ B Normalverteilung
Wert: 0.0 µV
Erweiterte Messunsicherheit: 2 µV
Erweiterungsfaktor: 2
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KALIBRIERUNG DES VOLTMETERS: Das Voltmeter ist kalibriert. Alle abgelesenen Spannungen sind entsprechend korrigiert. Der Kalibrierschein gibt für Spannungen kleiner als 50 mV eine konstante erweitere Meßunsicherheit von U = 2,0 µV an (Erweiterungsfaktor k=2 ).
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dViX2: |
Typ B Rechteckverteilung
Wert: 0.0 µV
Halbbreite der Grenzen: 0.5 µV
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AUFLÖSUNG DES VOLTMETERS: Ein 4½-stelliger Mikrospannungsmesser ist in seinem 10 mV-Bereich benutzt worden, d.h. die Auflösungsgrenzen der Anzeige betragen ±0,5 µV.
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dVR: |
Typ B Rechteckverteilung
Wert: 0.0 µV
Halbbreite der Grenzen: 2.0 µV
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STÖRSPANNUNGEN: Restoffsetspannungen, die auf Kontaktspannungen des Umschalters zurückzuführen sind, liegen innerhalb ±2 µV.
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dVLX: |
Typ B Rechteckverteilung
Wert: 0.0 µV
Halbbreite der Grenzen: 5 µV
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AUSGLEICHSLEITUNGEN: Die Ausgleichsleitungen sind in dem Bereich 0 °C bis 40 °C untersucht worden. Aus diesen Messungen werden die Spannungsdifferenzen zwischen den Leitungen und dem Thermopaar auf innerhalb von ±5 µV geschätzt.
KORREKTION DES KALIBRIERPUNKTES: Abweichung der Temperatur des Kalibrierpunktes von der Temperatur des Ofens.
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CX0: |
Konstante
Wert: 0.039 °C/µV
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CX: |
Konstante
Wert: 0.026 °C/µV
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SPANNUNGSEMPFINDLICHKEITEN: Die Spannungsempfindlichkeiten der Thermopaare sind Referenztabellen entnommen.
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dt0X: |
Typ B Rechteckverteilung
Wert: 0.0 °C
Halbbreite der Grenzen: 0.1 °C
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VERGLEICHSTEMPERATUREN: Die Temperatur der Vergleichspunkte der einzelnen Thermopaare betragen 0 °C mit maximalen Abweichungen von ±0,1 K.
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tX: |
Typ B Normalverteilung
Wert: 1000.5 °C
Erweiterte Messunsicherheit: 0.641 °C
Erweiterungsfaktor: 1.0
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TEMPERATUR DES OFENS: Die Temperatur des Ofens wird in einem zweiten Budget evaluiert.
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t0: |
Konstante
Wert: 1000.0 °C
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KALIBRIERPUNKT: Die nominale Temperatur des Kalibrierpunktes beträgt 1000.0 °C.
Messunsicherheits-Budgets:
VX: Spannung des zu kalibrierenden Thermopaares |
Größe
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Wert
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Standard-
messunsicherheit
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Verteilung
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Sensitivitäts-
koeffizient
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Unsicherheits-
beitrag
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Index
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|---|
| ViX
|
36248.000 µV
|
1.600 µV
|
Normal
|
1.0
|
1.6 µV
|
0.4 %
|
| dViX1
|
0.0 µV
|
1.000 µV
|
Normal
|
1.0
|
1.0 µV
|
0.2 %
|
| dViX2
|
0.0 µV
|
0.2887 µV
|
Rechteck
|
1.0
|
0.29 µV
|
0.0 %
|
| dVR
|
0.0 µV
|
1.155 µV
|
Rechteck
|
1.0
|
1.2 µV
|
0.2 %
|
| dVLX
|
0.0 µV
|
2.887 µV
|
Rechteck
|
1.0
|
2.9 µV
|
1.3 %
|
| dtX
|
0.5000 °C
|
0.6410 °C
|
|
|
|
|
| CX0
|
0.039 °C/µV
|
|
|
|
|
|
| CX
|
0.026 °C/µV
|
|
|
|
|
|
| dt0X
|
0.0 °C
|
0.05774 °C
|
Rechteck
|
-26
|
-1.5 µV
|
0.4 %
|
| tX
|
1000.5000 °C
|
0.6410 °C
|
Normal
|
38
|
25 µV
|
97.5 %
|
| t0
|
1000.0 °C
|
|
|
|
|
|
| VX
|
36267.23 µV
|
24.97 µV
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Ergebnisse:
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Größe
|
Wert
|
Erw.-Mess-
unsicherheit
|
Erweiter-
ungsfaktor
|
Überdeckungs-
wahrscheinlichkeit
|
|---|
| VX
|
36267 µV
|
50 µV
|
2.00
|
95% (t-Tabelle 95.45%)
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