General principles of temperature measurement: study of J and K type thermocouples calibration

Abstract

Resumo: O presente trabalho tem como objetivo determinar e analisar as curvas de calibração e histerese dos termopares tipo J e K. A partir destes estudos obteve-se as características dinâmicas dos termopares em estudo. Para determinar as curvas de calibração e histerese submeteu-se os termopares a diferentes temperaturas, lendo a tensão gerada em cada caso. A partir da curva tensão em função da temperatura obtida pode-se constatar que a voltagem gerada pelo termopar é linearmente proporcional a diferença de temperatura entre as junções quente e de referência. Então, obteve-se a inclinação da curva que caracteriza o coeficiente Seebeck do termopar, tendo valores iguais a 50,4±1,1 µV/°C e 39,2±1,0 µV/°C para o tipo J e K, respectivamente. Obteve-se no experimento erros de histerese máximos de 3,71% para o tipo J e 3,04% para o tipo K. Analisando as curvas de histerese constatou-se que esse é um erro aleatório, uma vez que está sempre presente, por mais cuidado que se tome na experimentação. Submetendo o termopar tipo K a uma excitação em degrau obteve-se um curva temperatura lida em função do tempo. A partir dessa curva determinou-se a constante de tempo do termopar, obtendo valor igual a 27,6s. Matematicamente, a partir de um balanço de energia, determinou-se que o termopar tipo J apresenta constante de tempo com valor igual a 21,8 s, e o tipo K 27,1 s. O que induziu afirmar que o termopar tipo J responde mais rapidamente a uma variação de temperatura. Palavras-chave: medição de temperatura, termopar, curva de calibração, constante de tempo, erro de histerese.