Anturitehtävä

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Tehtävä:
Anturin lämpövastus ilmaan on 18,1K/W ja veteen 0,66K/W. Anturin lämpökapasiteetti on 11J/K. Mittausvirtana käytetään 5mA:a. Mittausvirta siis lämmittää anturia. Mikä on mittausvirhe vedessä ja ilmassa kun anturin lämpötila on ehtiny asettua?

Mitenhän em. tehtävää tulisi lähteä ratkaisemaan?
Itselläni ei suoraan sanottuna ole mitään hajua tehtävästä ja en löytänyt mitään hyvää sivustoa, missä olisi teoriaa tai laskuesimerkkejä aiheesta. Jos joku tietää semmoisen ni ottaisin ilomielin linkin vastaan. (Jos mielessäsi on nyt google.com tai wikipedia.org niin voi jättää postaamatta )

Kiitos

Sivut

Kommentit (17)

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26835
Liittynyt16.3.2005

Tuo lämpövastus kertoo suoraan, montako astetta anturi lämpenee jokaista siinä tuotettua wattia kohti. Tarvitset anturissa lämmöksi muuttuvan tehon laskemiseen annettujen tietojen lisäksi anturin yli olevaa jännitettä.

Vierailija

Sen verran taisin ymmärtää itsekin, en tosin keksi miten saan jännitteen selville. Jännitteen avulla voin laskea tehon ja sitä kautta miten paljon kuluu aikaa kun anturi lämpenee ympäristön lämpötilaan. Mutta mitä tarkoitetaan tuolla mittausvirheellä? Tai siis ilmeisesti suhteellista eroa ympäristön alkuperäisen lämpötilan ja mittauksen lopussa vallitsevan lämpötilan välillä, mutta miten se ympäristön lämpötila muuttuu mittauksen aikana?
Onko tarkoitus laskea, kuinka paljon ympäristö luovuttaa lämpöenergiaa anturille sinä aikana kun anturin lämpötila ei ole vielä saavuttanut ympäristön lämpötilaa ja sitä kautta, että kuinka paljon ympäristön lämpötila ehtii pudota? Kuulostaa kovin ikävältä differentiaaliyhtälöltä...

Vierailija

Eiköhän sieltä tehtävänannosta löydy jotain mistä saat johdettua tuon anturin resistanssin mittauslämpötilassa, minkä pohjalta tuota mittausvirran aiheuttamaa lämpenemää voisi ruveta haeskelemaan..

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26835
Liittynyt16.3.2005
fsn
Mutta mitä tarkoitetaan tuolla mittausvirheellä?



Koska anturissa syntyy lämpöä, se on hieman korkeammassa lämpötilassa kuiun ympäristö. Mittavirhe on anturin lämpötilan ja ympäristön lämpötilan erotus. Tuossa kysytään steady state -tilannetta, jossa muutosilmiöt ovat vaimentuneet olemattomiin, joten diffisyhtälöitä ei tarvita.

totinen
Seuraa 
Viestejä4876
Liittynyt16.3.2005
Nikodemus
Eiköhän sieltä tehtävänannosta löydy jotain mistä saat johdettua tuon anturin resistanssin mittauslämpötilassa, minkä pohjalta tuota mittausvirran aiheuttamaa lämpenemää voisi ruveta haeskelemaan..



Anturin sähköresistanssia ei tarvitse tietää, koska tunnetaan lämpöresistanssit. Niiden ja lämpökapasiteetin avulla voidaan laskea virhekerroin, mikä on ihan normaalia osoitinlaskentaa. Virhekerroin kertaa sähkövirta on virhe.

o_turunen
Seuraa 
Viestejä10596
Liittynyt16.3.2005

Lämpökapasiteetilla ei ole mitään merkitystä, jos systeemi on asettunut vakaaseen tilaan. Ainoastaan lämpövirroilla on merkitystä.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi.
Korant: Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.

Vierailija
totinen
Nikodemus
Eiköhän sieltä tehtävänannosta löydy jotain mistä saat johdettua tuon anturin resistanssin mittauslämpötilassa, minkä pohjalta tuota mittausvirran aiheuttamaa lämpenemää voisi ruveta haeskelemaan..



Anturin sähköresistanssia ei tarvitse tietää, koska tunnetaan lämpöresistanssit. Niiden ja lämpökapasiteetin avulla voidaan laskea virhekerroin, mikä on ihan normaalia osoitinlaskentaa. Virhekerroin kertaa sähkövirta on virhe.



Minun ainakin tarvitsisi tietää anturin sähköresistanssi ennen kuin suostuisin kytkemään siihen 5mA vakiovirran. Tähän "normaalilla osoitinlaskennalla" saatuun virhekertoimeenhan anturin resistanssi ei ilmeisesti vaikuta, mutta luulisi esim. 10^12 R:n anturin tuottaman 25MW:n vaikuttavan epäedullisesti lähietäisyydellä olevan mittaajan terveyteen.

o_turunen
Seuraa 
Viestejä10596
Liittynyt16.3.2005

Lainaus:
"Miksi lämpökapasiteetti mainitaan tehtävänannossa, jos sillä ei ole merkitystä?"

Heh. Ainakin minulla on toisinaan vastustamaton tarve lisätä tenttitehtäviin jotain ns. hauskaa (ainakin omasta mielestäni hauskaa).

Jos systeemi on vakaassa tilassa, eli lämpötilat eivät muutu, niin on aivan sama, onko kyseessä pikkurillin tai Maapallon kokoinen anturi. Ainoa, mikä asiaan vaikuttaa, on lämpöresistanssi, joka on tehtävässä annettu, ja lämpövirta, jota tehtävässä ei ole annettu.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi.
Korant: Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.

Vierailija

Jatketaan samaan ketjuun kun kerran jo tuli kyseltyä aiheesta...
PT-100 lämpöanturi (T1 = 20 ºC) asetetaan kiehuvaan veteen (T2 = 100 ºC). Anturin massa on 10 g, platinan ominaislämpökapasiteetti on 0,1327 J g-1 K-1.
a) 20 sekunnin kuluttua anturin lämpötila on 80 ºC. Laske anturin lämpövastus veteen.
Lämpövastuksen yksikkö on [K / W].
b) Kuinka suuren virheen lämpöanturin lopulliseen lukemaan ( t = ∞ ) aiheuttaa 10 mA:n
mittausvirta? Huomaa, että anturin resistanssi 100 ºC lämpötilassa on noin 140 Ω.

Jos joku viitsisi kertoa miten tuommoinen tehtävä ratkaistaan.(mielellään ihan yksityiskohtaisesti). Huomenna tentti ja tuon tapainen ollut melko yleinen edellisinä vuosina ja huvittaisi osata kun kuitenkin helponoloinen. Kiitoksia.

Vierailija

Lämpöresistanssi ja lämpökapasiteetti ovat täysin analogisia sähköisen RC-piirin resistanssille ja kapasitanssile. Voit soveltaa RC-piirin aivakion tau = RC kaavaa ja lämpötilan eksponentiaalista muuttumista.

Vierailija

alussahan lämpötilaero on 80K ja lopussa 20K eli lopussa ero on 0,25*ero alussa. Jos yhden aikavakion kuluttua ero on pienentynyt 37% alkuperäisestä niin eikö yhtälöksi tule 0,37^n = 0,25 ja tuosta n = ln0,25/ln0,37 =~1,39 mikä on siis kuluneiden aikavakioiden määrä. 20s/n = tau ja tau/C = R. Tuosta kuitenkin tulee jotain luokkaa 10800 mikä ei liene oikein. Eli viititkö vielä kertoa miten tuo lasketaan kun en oikein keksi edes, että miksi ei mene noin. kiitoksia

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat