In situ temperature measurement in hazardous environment

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2018-10-08
Department
Major/Subject
Translational Engineering
Mcode
ELEC3023
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
en
Pages
67
Series
Abstract
This thesis covers development of temperature measurement model for a prototype device. The prototype is used for development of other measurements, where temperature acts as a secondary quantity, which is used to compensate for errors in the primary measurements. No hardware development was done, existing features of the prototype were used for measurements. Developed model was mathematical and created in a way that allows easy implementation into embedded software. Additional challenges for development were large mass of the prototype and heating of cuvette where primary measurements are done. The prototype is intended for use in hazardous environment, which affects its design choices. Data about raw measurement values was gathered with an experiment planned using design of experiments (DOE). Mixed-level factorial design was used in the experiment. Data gathered from the experiment was used to develop a measurement model that achieved desired accuracy specification. The model was implemented into embedded software and several replicates of prototype built for verification testing. Performance of the model was verified with a smaller experiment using multiple devices. Gage R&R analysis was done to assess repeatability and reproducibility of the measurement model. Results of Gage R&R were not as expected, but the measurement accuracy was still within specifications. Improvements were made to the measurement model based on verification experiment data.

Tämä diplomityö käsittelee lämpötilan mittausmallin kehitystä prototyyppilaitteelle. Prototyyppiä käytetään muiden suureiden mittausteknologian kehitykseen. Lämpötila toimii toissijaisena parametrina näille suureille, jolloin sitä käytetään niiden mittavirheen korjaukseen. Osana diplomityötä ei tehty laitekehitystä, vaan käytettiin prototyypissä jo olevia mittaus antureita. Kehitetty mittausmalli on matemaattinen ja kehitetty tavalla joka mahdollistaa sen implementoimisen sulautettuun ohjelmistoon mahdollisimman helposti. Lisähaasteita kehitystyölle toivat prototyypin suuri massa ja pääasiallisten mittausten suorittamiseen tarkoitetun kyvetin lämmittäminen. Prototyyppi on tarkoitettu käytettäväksi räjähdysvaarallisissa ympäristöissä ja tämä on vaikuttanut sen suunnittelulähtökohtiin. Käsittelemätöntä mittadataa kerättiin kokeella, joka oli valmisteltu koesuunnittelun periaatteiden mukaisesti. Kokeessa käytettiin sekatasoista faktoriaalikoetta. Kerätys datan perusteella kehitettiin lämpötilan mittausmalli, joka täyttää sille asetetut vaatimukset mittaustarkkuuden suhteen. Malli implementoitiin sulautettuun ohjelmistoon ja prototyypistä valmistettiin useita kopioita verifikaatiotestausta varten. Mittausmallin suorituskykyä verifioitiin pienemmällä kokeella käyttäen useampaa kopiota prototyypistä. Mittauksen toistettavuutta ja uusittavuutta tutkittiin Gage R&R -menetelmillä. Näiden menetelmien tulokset eivät olleet odotusten mukaisia, mutta mittaustarkkuus täytti silti vaatimukset. Verifikaatiotestauksesta saadun datan perusteella jatkokehitettiin mittausmallia paremmaksi.
Description
Supervisor
Paulasto-Kröckel, Mervi
Thesis advisor
Juvonen, Petteri
Keywords
temperature measurement, measurement model, design of experiments, hazardous environment, mixed-level factorial, verification testing
Other note
Citation