Методы измерения температуры термопар Часть1

Краткое введение

Термопары — это простой элемент, широко используемый при измерении температуры. Эта статья кратко представляет термопару, вводит общие проблемы в процессе проектирования с использованием термопар и предлагает решения  применения термопар в двух вариантах. Первый вариант будет основан на комбинации точечной компенсации и формирования сигнала, интегрированной в аналоговую ИС, использование более простой, вторая программа будет относить к совместной компенсации и кондиционированию сигнала, независимо от цифрового датчика температуры на выходе, более гибкой и более точной.

Принцип термопары

Как показано на рисунке 1, термопары состоят из двух разных металлических проводов, соединенных с одного конца, а соединенные концы называются измерительными («горячими») соединениями. Другой конец провода не подключен к схеме формирования сигнала, которая обычно выполнена из меди. В этом термопаре соединение между металлом и медными дорожками называют опорным ( «холодным») узлом.

 

Термопара

Опорное напряжение генерируется на перекрестке в зависимости от температуры измерения и точки соединения двух из опорного узла. Поскольку термопара является дифференциальным устройством, а не устройством измерения абсолютной температуры, необходимо знать, что температура эталонного перехода обеспечивает точное считывание абсолютной температуры. Этот процесс упоминается как температура спая компенсации (Термокомпенсация).

Зачем использовать термопару?

Преимущество

  • Широкий диапазон температур: от низкой температуры до выхлопа реактивного двигателя, термопары для большей части фактического температурного диапазона. Термопара измеряет диапазон температур от -200 ° C до + 2500 ° C, в зависимости от используемой металлической проволоки.
  • Прочный: Термопары являются прочными устройствами с хорошей ударопрочностью и подходят для опасных сред.
  • Быстрый ответ: из-за их небольшого размера, низкой теплоемкости реакция термопары на температуру изменяется быстро, особенно когда контакт датчика разомкнут. Они могут реагировать на изменения температуры в течение сотен миллисекунд.
  • Нет самонагрева. Поскольку термопаре не нужно подпитывать источник питания, самонагреваться нелегко, что само по себе безопасно.

Недостатки

  • Согласование сигналов сложное: преобразование напряжения термопары в приемлемые значения температуры требует много подготовки сигнала. Все вместе, кондиционирование сигнала стоило много времени на дизайн, неправильное обращение приведет к ошибкам, что приведет к снижению точности.
  • Низкая точность: точность измерения термопар может быть достигнута только в отношении точности температуры эталонного перехода, обычно в пределах от 1 ° C до 2 ° C, за исключением присущих неточностей в термопаре из-за характеристик металла.
  • Коррозия: поскольку термопары состоят из двух разных металлов, коррозия может со временем ухудшаться в некоторых условиях эксплуатации. Поэтому им может потребоваться защита, а техническое обслуживание имеет важное значение.
  • Плохая помехоустойчивость: шум может быть вызван паразитными электрическими полями и шумом, генерируемым магнитными полями при измерении сигналов уровня милливольт. Многопроволочные пары пары термопар могут значительно уменьшить связь магнитного поля. Использование экранированных кабелей или выравнивание и защита в металлическом канале уменьшает сцепление электрического поля. Измерительное устройство должно обеспечивать фильтрацию аппаратного или программного сигнала, эффективно подавляя частоту (50 Гц / 60 Гц) и ее гармоники.

    Трудность измерения термопар

    Напряжение, создаваемое термопарой в точных показаний температуры не является легкой задачей по многим причинам: сигнал напряжения является слишком слабым, зависимость температуры напряжения носит нелинейный характер, требует компенсации спая, и заземление может вызвать проблемы термопару. Давайте проанализируем эти вопросы один за другим.

    Сигнал напряжения слишком слабый: наиболее распространенными типами термопар являются тип J, K и T. При комнатной температуре изменения напряжения составляют 52 мкВ / ° С, 41 мкВ / ° С и 41 мкВ / ° С, соответственно. Другие менее распространенные типы изменения температурного напряжения еще меньше. Этот слабый сигнал требует более высокого уровня усиления перед аналого-цифровым преобразованием. В таблице 1 сравнивается чувствительность различных типов термопары.

Заказать термопары  оптом или в розницу можно, позвонив нам по телефонам указанным в разделе «Контакты«.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *