THERMOCOUPLE CALIBRATION AND TEMPERATURE MEASUREMENTS

Öz

The aim of this research is that the calibration of a thermocouple used for temperature measurement in research lab and industry by means of a computer program. Commercial thermocouples bought and used in industry are quite expensive. If two spools of two different metal wires are bought and used making thermocouples, the cost of the thermocouple will be quite low. 100-150 thermocouples can be made from a pair of spools and the calibration of one of these thermocouples is enough to use for the others. The ratio of cost is about 1%. For solar energy panels, sometimes 25-30 thermocouples can be used. They are placed into different point of the panels. Their ends are connected a multi channel plotters to get the continuous temperature curves from the thermocouples. The calibration lists or curves given for commercial thermocouples are sometimes varies from the same type thermocouples used in the experiment. For accurate temperature measurements, such as 0.01°C sensitivity, the best way is to calibrate the thermocouple. The electromotive force (potential difference, emf) between the ends of a thermocouple is too small to measure by some analog devices. Some sensitive digital devices can be used for direct measurements. By means of a simple amplifier circuit, emf of a few mikrovolt can be amplified 100-1000 times in order to increase to a measurable level. A thermocouple made of copper and costantan (alloy) thin wires can be calibrated by measuring three voltages at three different temperatures. The emf on a thermocouple is a cubic equation in terms of temperature. This cubic expression is solved by a computer program written in Mathematica (or other high level computer language)

Anahtar Kelimeler

• Thermocouples, Temperature, Measurement, Calibration

TERMOÇİFT KALİBRASYONU VE SICAKLIK ÖLÇME

Öz

ABSTRACT Bu çalışmada amaç, araştırma laboratuvarlarında ve sanayide sıcaklık ölçmek için kullanılan bir termoçiftin yapılması ve bir bilgisayar programı yardımı ile kalibrasyonudur. Sanayide ve laboratuvarlarda kullanılan sıcaklık ölçme cihazları için termoçiftler yüksek fiyatlarla satılmaktadır. Bunun yerine iki farklı malzemeden (bakır, konstantan gibi) tel alınıp termoçift yapılırsa oldukça ekonomik olmaktadır. Bir makara ince bakır tel ve bir makara konstantan telden, 100-150 adet termoçift yapılabilir. Bir tanesi kalibre edilerek, diğerleri de aynı eğri veya liste ile kullanılabilir. Maliyet oranı yaklaşık %1 olabilir. Güneş enerjisi panellerinde (kolektörlerde) bazen 25-30 termoçift paralel olarak kullanılır ve bunlar çok kanallı ölçüm aletine bağlanarak aynı anda birçok farklı noktada kollektörün sıcaklığı ölçülür, kaydedilir veya (çok kanallı plotter ile) grafiği çizilir. Ticari olarak verilen kalibrasyon eğrileri ve listeler, bazen kullanılan termoçiften farklılıklar gösterir. Araştırma laboratuvarlarında, genelde, her araştırmacı hassas ölçümler için, kendi termoçiftini kalibre ederek, 0.01-0.05 °C 'lik doğruluk sağlayabilirler. Bir termoçiftin uçlarında oluşan emk (potansiyel farkı veya d.c. voltaj) oldukça küçüktür ve hassas olmayan analog cihazlarla ölçülemez, ancak iyi digital cihazlarla ölçüm yapılabilir. Basit bir elektronik yükseltme devresi ile, mikrovolt düzeyindeki voltajlar 100 -1000 kat yükseltilerek milivolt mertebesine çıkarılır. Bakır ve konstantan (bir alaşım) ince tellerinden yapılmış bir termoçift, üç farklı sıcaklıkta ölçülen elektromotor kuvvet (emk) ten yararlanarak kalibre edilebilir. Termoçiftin uçları arasında oluşan emk, sıcaklığın fonksiyonu olarak, bir kübik denklemle verilir. Bu kübik denklem Mathematica paket (veya diğer bir bilgisayar dilindeki) programı kullanılarak çözülür ve kalibrasyon yapılır.

Anahtar Kelimeler

• Termoçift, Sıcaklık, Ölçme, Kalibrasyon

Kaynakça

1. Çolakoğlu, K. Editör, İşçi, C. Ve diğerleri (1995) : "Fenciler ve Mühendisler için FİZİK"; cilt:2, Palme Yayıncılık, Ankara.
2. Ertaş, İ. (1993) : “ Denel Fizik Dersleri”, Prof.Dr. İsmet, Ege Ü., Fen Fak. Yayınları, İzmir .
3. Katalog, (1990) : “Wahl Temperature Instruments”, California, ABD.
4. White, R.M. ; Yarwood, J. (1973) : “ Experimental Physics” ; Chapman and Hall, London.
5. Wolfram, S. (1991) : “Mathematica” 2nd ed.; Addision-Wesley Com. Inc., NewYork..
6. Katalog, (1985) : “TC Wires&Cables Limited”, Uxbridge, İngiltere.
7. Katolog (1995) : “Motorola Analog/interface IC Device Data”, ABD.
8. İşçi, C. (1977) : “Ph. D. Tezi”, sayfa:107, Hull Üniversitesi, İngiltere. T (°C)