Методы измерения температуры термопар Часть2

 Трудность измерения термопар

Поскольку сигнал напряжения является слабым, схема формирования сигнала обычно требует около 100 кратного коэффициента усиления. Более сложная вещь заключается в том, как определить фактический сигнал и отфильтровать шум на проводах термопары.

В общем случае для извлечения сигнала из шума используются две схемы. Первый вариант использует дифференциальный входной усилитель (такой как измерительный усилитель) для усиления сигнала. Поскольку большая часть шума возникает одновременно на двух линиях ( общий режим ), дифференциальные измерения могут быть устранены. Второй вариант — фильтрация нижних частот для устранения внеполосного шума. Фильтр нижних частот также должен устранять радиочастотные помехи (1 МГц или более) и помехи 50 Гц / 60 Гц (мощность), которые могут вызвать выпрямление усилителя. Очень важно разместить фильтр радиочастотных помех (или использовать усилитель с входным фильтром) перед усилителем. Положение фильтра 50 Гц / 60 Гц не имеет значения — его можно комбинировать с фильтром RFI между усилителем и АЦП в составе сигма-дельта-АЦП-фильтра или может быть запрограммирован как средний фильтр в программном обеспечении.

Компенсация спая: Для того, чтобы получить точное абсолютное показание температуры, термопара должна знать точку соединения температуры. Когда термопару используют в первый раз, этот шаг делается путем размещения эталонного соединения в ледяном резервуаре. На рисунке  изображена схема термопары при неизвестной температуре, а другая — в ледяном бассейне (0 ° C). Этот метод используется для детального описания характеристик различных типов термопары, поэтому почти все таблицы термопар используют 0 ° C в качестве эталонной температуры.

Большинство систем используют технологию, называемую компенсацией спая (также известную как компенсация холодного спая). Температура эталонного перехода измеряется с использованием другого чувствительного к температуре устройства — обычно IC, термистора, диода или термометра сопротивления (сопротивления). Затем с компенсацией термопар значения напряжения, чтобы отразить температуру спая. Обратный контакт должен быть прочитан как можно точнее — держите точный датчик температуры при той же температуре, что и опорный узел. Любая ошибка при считывании температуры эталонного перехода отражается непосредственно в окончательном измерении термопары.

Для измерения температуры эталонного перехода можно использовать различные датчики:

  1. Термистор: быстрый отклик, небольшая упаковка, но требует линейности, точность ограничена, особенно в широком температурном диапазоне. Требует ток возбуждения, будет производить самонагревание, вызывая дрейф. В сочетании с функцией формирования сигнала после полной точности системы.
  2. Измеритель температуры сопротивления (RTD): RTD более точный, стабильный и разумно линейный, но размеры пакета и стоимость применяются к приложениям управления технологическим процессом.
  3. Дистанционный тепловой диод: диод используется для определения температуры вблизи разъема термопары. Микросхема регулировки преобразует диодное напряжение, пропорциональное температуре, в аналоговый или цифровой выход. Точность ограничена примерно ± 1 ° C.
  4. Интегрированный датчик температуры: встроенный датчик температуры IC независимо представляют собой местная температура индукции, должно быть тщательно установлен близко к спаю, а также сочетание опорной компенсации соединения и формирование сигнала. Точность значительно ниже 1 ° C.

Нелинейность сигнала напряжения: наклон кривой отклика термопары зависит от температуры. Например, при 0 ° С выход термопары Т- типа изменяется на 39 мкВ / ° С, но наклон увеличивается до 47 мкВ / ° С при 100 ° С.

Существует три распространенных способа компенсации нелинейности термопары.

Относительно плоская часть выбранной кривой и наклон приблизительно линейны в этой области, что является схемой, которая особенно подходит для измерения в конечном температурном диапазоне, что не требует сложных расчетов. Одной из наиболее популярных причин термопар K и J является то, что они также поддерживают довольно постоянный наклон (коэффициент сибека) при постоянном температурном диапазоне в широком температурном диапазоне.

Другим вариантом является сохранение таблицы поиска в памяти, и каждый набор значений термопары в таблице поиска соответствует соответствующей температуре. Затем используйте линейную интерполяцию между двумя ближайшими точками в таблице, чтобы получить другие значения температуры.

В третьей схеме используется уравнение более высокого порядка для моделирования характеристик термопары. Хотя этот метод является наиболее точным, но сумма вычислений также является самой большой. Каждая термопара имеет две системы уравнений. Преобразование заданной температуры напряжения термопары (для компенсации эталонного спая). Другая группа преобразует напряжение термопары в температуру. Термопары и термопары высшего порядка доступны по адресу http://zetcontrol.com.ua/automatic/termocouple/ . Эти уравнения и таблицы основаны на эталонной точке 0 ° C температуры склеивания. В контрольной точке при любой другой температуре опорный переход должен использоваться для компенсации.

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 *