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산업용 백금저항온도계를 위한 향상된 내삽식
Improved Interpolating Equation for Industrial Platinum Resistance Thermometer 원문보기

Journal of sensor science and technology = 센서학회지, v.21 no.2, 2012년, pp.109 - 113  

양인석 (한국표준과학연구원 기반표준본부) ,  김용규 (한국표준과학연구원 기반표준본부) ,  감기술 (한국표준과학연구원 기반표준본부) ,  이영희 (한국표준과학연구원 기반표준본부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

We propose an improved interpolating equation to express temperature-resistance characteristics for modern industrial platinum resistance thermometers (PRTs). Callendar-van Dusen equation which has been widely used for platinum resistance thermometer fails to fully describe temperature characteristi...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이 논문에서는 0 ℃ 에서 300 ℃ 이상의 고온 구간에서 수행한 다수의 교정 결과를 분석하여 CVD식을 확장하는 시도를 하였다. 또한, 이러한 확장이 현대의 고정밀급 PRT의 교정 결과를 내삽하여 표현하는데 어느 정도의 정밀도 향상을 가져다주는지를 연구하였다.

가설 설정

  • (i) 현대의 발달된 PRT의 교정결과를 CVD식으로 적합하면 일정한 형태의 잔차가 발생한다. 따라서 좋은 PRT의 성능을 충분히 활용하기 위해서는 더 나은 형태의 내삽식이 필요하다.
  • (ii) 당연히 떠올릴 수 있는 것은 적합함수의 차수를 높이는 것이다. 다항함수인 적합함수의 차수를 하나씩 늘이면 적합결과의 잔 차의 표준편차가 단계적으로 줄어든다.
  • 로 대체하여 표현하였다. CVD식과 더 유사한 형태의 식을 만들기 위해서 C4와 D4의 비례 하는 상관관계 (상수항이 0)를 갖고 있다고 가정하고 선형 적합을 실행하면 Fig. 3의 점선으로 표시한 다음과 같다.
  • 0 ℃ 보다 낮은 온도에서 온도-저항의 관계를 나타내는 CVD식 (2)를 보면 적합 계수가 세 개 임에도 삼차다항식이 아닌 사차다항식으로 표현하고 있다. 이것은 온도-저항 관계를 사차다항식으로 표현할 때 삼차항과 사차항의 계수가 서로 독립적이지 않고 완전한 상관 관계를 갖고 결정된다는 가정을 바탕으로 한 것이다. 여기에 착안하여 0 ℃ 이상의 온도에서 교정결과를 사차다항식으로 적합했을때 삼차항과 사차항 계수의 상관관계를 조사하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
저항온도계 중 가장 많이 쓰이는 온도계는? 저항온도계는 온도에 대한 저항 변화를 이용하여 온도를 측정하는 온도계로서 그 중 가장 많이 쓰이는 온도계는 저항 소자가 백금으로 이루어진 백금저항온도계(platinum resistance thermometer, PRT)이다[1]. 산업용으로 사용되는 PRT를 써서 정확한 온도를 측정하기 위해서 PRT를 미리 교정된 기준온도계와 여러 개의 교정 온도에서 비교 측정을 하여 해당 PRT의 온도-저항의 관계를 구한다.
정확한 온도를 구하기 위해 PRT의 온도-저항의 관계를 구한 뒤 어떤 조치를 취하는가? 산업용으로 사용되는 PRT를 써서 정확한 온도를 측정하기 위해서 PRT를 미리 교정된 기준온도계와 여러 개의 교정 온도에서 비교 측정을 하여 해당 PRT의 온도-저항의 관계를 구한다. 이런 교정 결과를 바탕으로 연속된 구간에서 온도저항의 관계식을 얻기 위해서는 일정한 형태의 내삽식을 기본으로 하여, 측정으로 얻은 온도-저항값의 집합이 잘 들어맞도록 최소자 승법을 사용하여 적합(fitting)하여 내삽식 내에 포함된 교정 계수를 산출한다. 이렇게 완성된 내삽식은 연속된 구간에서 온도-저항의 관계식을 정의한다.
저항온도계란? 저항온도계는 온도에 대한 저항 변화를 이용하여 온도를 측정하는 온도계로서 그 중 가장 많이 쓰이는 온도계는 저항 소자가 백금으로 이루어진 백금저항온도계(platinum resistance thermometer, PRT)이다[1]. 산업용으로 사용되는 PRT를 써서 정확한 온도를 측정하기 위해서 PRT를 미리 교정된 기준온도계와 여러 개의 교정 온도에서 비교 측정을 하여 해당 PRT의 온도-저항의 관계를 구한다.
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참고문헌 (10)

  1. Kee Sool Gam, Sung Ho Yoo, Sung Min Kim, and In Sick Lee, "Experimental method and evaluation of the calibration capability for the national calibration centers using the platinum resistance temperature sensors", J. Kor. Sensors Soc., vol. 14, no. 4, pp. 231- 236, 2005. 

  2. J. V. Nicholas and D. R. White, Traceable Temperatures, 2nd Ed. John Wiley & Sons, Chichester, pp. 206-207, 2001. 

  3. H. Preston-Tomas, "The international temperature scale of 1990 (ITS-90)", Metrologia, vol. 27, no. 1, pp. 3-10, 1990. 

  4. ASTM Standard E 1137/E 1137M - 04, "Standard specification for industrial platinum resistance thermometers", ASTM International, West Conshohocken, PA, www.astm.org, 2004. 

  5. IEC 60751 "Industrial platinum resistance thermometers and platinum temperature sensors", International Electrotechnical Commission, Geneva, 2008. 

  6. 한국산업규격 KSC 1604 "지시 저항 온도계" , 1987. 

  7. JIS C 1604 "Resistance thermometer sensors", Japanese Standards Association, Tokyo 1997. 

  8. International Recommendation OIML R 84 "Platinum, copper, and nickel resistance thermometers (for industrial and commercial use)", International Organization of Legal Metrology, Paris, 2003. 

  9. L. Crovini, A. Actis, G. Coggiola, and A. Mangano, "Accurate thermometry by means of industrial platinum resistance thermometers", Measurement, vol. 10, no. 1, pp. 31-38, 1992. 

  10. P. Marcarino, P.P.M. Steur, G. Bongiovanni, and B. Cavigioli, "ITS-90 approximation by means of nonstandard platinum resistance thermometers", in TEMPMEKO-2001: 8th symposium on temperature and thermal measurement in industry and science, Berlin, pp. 85-90, 2001. 

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