Ölçme ve Kalibrasyon

1-      DENEYİN AMACI: Döküm ve maça kumlarının, seramik tozlarının ve yapı malzemelerinin ısıl dirençlerinin standart yöntemle ölçülmesidir.

2-      TEORİK BİLGİ: Bir cihazdan alınan sonuçların güvenilirliğine kalibrasyon denmektir. Bu bağlamda sıcaklık kalibrasyonunda ısıl çiftler kullanılır. Isıl çift iki farklı metal alaşımının farklı ısıl iletkenliklerinden faydalanarak ölçümleme yapmada kullanılır. Teller uçlarından kaynaklanması ile birleştirilmiştir. Kaynak olan uç sıcak nokta, açık olan diğer iki uç ise soğuk nokta (referans noktası) olarak belirtilir. Isıl çift, ısıl iletkenliği farklı olan bu iki metalin sıcak nokta ile soğuk nokta arasındaki sıcaklık farkından oluşmaktadır. Bu sıcaklık farkı ile orantılı olarak soğuk noktada üretilen gerilim voltmetre ile ölçülür. Burada soğuk noktanın sıcaklığı önemlidir. Standardizasyonu sağlamak için ölçülen sıcaklık karşılığı mV değerleri, soğuk noktanın 0°C’de tutulması ile elde edilir ve kalibrasyonda referans noktası seçilir.

Referans ısıl çift ve kalibre edilecek göstergeli sıcaklık ölçerin ısıl çiftinin daldırma derinliği eşittir bu yükseklik yaklaşık    10-15 cm’dir. Her iki ısıl çift fırın içerisinde sıcak bölgeye yerleştirilir. Buz ile temas sağlandıktan sonra referans ısıl çift dijital sıcaklık ölçere bağlanır ve sıcaklık ölçümü yapılır. Kalibrasyon fırını sıcaklık değeri ile dijital termometre sayısal değeri arasındaki fark hata olarak belirlenir. 2 tür belirsizlik vardır:

·         A tipi belirsizlik: Ölçümden kaynaklı belirsizlik tipidir.

·         B tipi belirsizlik: Deney koşullarından kaynaklı belirsizlik tipidir.

Referans ısıl çiftlerin belirsizliği, Referans ısıl çiftlerin kaymasından gelen belirsizlik,  Dijital voltmetreden gelen belirsizlik, Kalibrasyon fırınından gelen belirsizlik,  Referans sıcaklığın belirsizliği, Uzatma ve dengeleme kablolarından gelen belirsizlik, Eğri uydurmasından gelen belirsizlikler gibi diğer belirsizlik çeşitleri vardır.

Referans ısıl çift ve kalibre edilecek göstergeli sıcaklık ölçerin ısıl çifti kalibrasyon fırınındaki sıcak bölgeye yerleştirilir. Her iki ısıl çift buz ile teması sağlandıktan sonra referans ısıl çift dijital sıcaklık ölçere bağlanır ve buradan seçilen program ile sıcaklık ölçülmesi gerçekleştirilir. Kalibrasyon fırını sıcaklık değeri ile dijital termometre sayısal değeri arasındaki fark hata olarak belirlenir.

Kalibrasyonda en az dört ölçüm alınır. Ölçümlerin doğruluğu istatistik olarak değerlendirilir. Malzeme farklılığı ısı kapasitesi oluşturduğu için eş sıcaklığa ulaşmaları farklı zamanlarda olacağı için homojenleştirme için gerekli bekleme zamanının yeterliliği deneysel olarak bulunur. Referans ve kalibre edilecek ısıl çiftler aynı yükseklikte kalibrasyon fırınına daldırılırlar, bu yükseklik; 10–15 cm.dir. Kalibrasyonda referans noktası olarak soyun buz noktası seçilebilmekle beraber dijital sıcaklık ölçerin kendi termometresi kullanılarak da referans noktası da alınabilir ve raporda belirsizliği dijital sıcaklık ölçerin sertifikasındaki termometre belirsizliği alınabilir.

3-      KULLANILAN CİHAZ ve DONANIMLAR: K tipi ısıl çiftler, fırın

4-      REFERANS STANDARTLAR ve MALZEMELER: TS EN 12667 (Şubat 2003)

5-      DENEYİN YAPILIŞI:

1.deney: Deneyde K tipi ısıl çiftler kullanıldı. Fırının sıcaklığı 200°C’ye ayarlandı. Deney en az 4 defa tekrarlanır ve 4 tane sapma değeri bulunup ortalaması alınarak standart sapma değeri belirlenir. Deneyde bulduğumuz değerler;

1.DEĞER	2.DEĞER	3.DEĞER	4.DEĞER
2675 mV	2682 mV	2677 mV	2684 mV

X₁= 2675 mV = 65,8°C     X₂= 2682 mV = 65,968°C                  X₃= 2677 mV = 65,848°C            X₄= 2684 mV = 66,016°C

A tipi belirsizlik hesaplamasında,

ölçümün ortalaması () olarak bulunur.

 Ölçüm belirsizliği (S_X) hesaplanır. X_İ her bir ölçümde ölçme aletinden elde edilen sonuç olduğu varsayılırsa, belirsizlik hesabında ortalama değer=(x₁+x₂+x₃+x₄)/4, ölçümlerin standart sapması   formülünden bulunur. n toplam ölçüm sayısıdır. Deneyde ölçülen değerlerle;

[S_X]²=[(-0,108)²+(0,06)²+(-0,06)²+(0,108)²)]/3                 S_X= 0,368 bulunur.

 k=2,  A²=0,368,  B²=1,53

bu değerler yukarıdaki formülde yerine koyulduğunda genişletilmiş belirsizlik 2,48 olarak bulunmuştur.

2. deney: İki plaka koyuldu. Güç uygulanarak plakalar ısıtıldı ve bazı ölçümler yapıldı.

1.ölçüm: 153 V x 2,5 A = 382,5 W

   2.ölçüm: 152 V x 0,6 A = 91,2 W  Ortalama güç=236,85 W

d = 2,7 cm T_iç= 19,65⁰C, T_dış= 10,66⁰C

6-      KAYNAKLAR:

ü  “Metalürji proses laboratuarı deney föyleri”, Y.T.Ü. Metalürji ve Malzeme Mühendisliği, İstanbul, 2010

ü  28.04.2011 tarihli deney verileri