Jak mierzyć termopary
Przegląd temperatury i termopary
Temperatura to średnia energia kinetyczna cząstek w pomiarze próbki obiektu
jednostką standardową jest stopień GG." Temperatury można mierzyć na różne sposoby, a koszt i
dokładność pomiarów może się różnić. Termopary są jednymi z najpopularniejszych czujników temperatury
, ponieważ termopary są stosunkowo niedrogie i dokładne oraz mają stosunkowo szerokie
Zakres pomiaru.
Za każdym razem, gdy dwa różne metalowe styki, zespół styku wytwarza niższe napięcie bez obciążenia
w funkcji temperatury, która jest efektem termoelektrycznym. Różnica temperatur wynosi
napięcie Seebecka, do 1821 roku znalazł zjawisko fizyka Thomasa Seebecka nazwane. To napięcie
jest nieliniowa w odniesieniu do temperatury, ale może być przybliżona jako liniowa dla małych
zmiany temperatury lub:
Gdzie ΔV to zmiana napięcia, S to współczynnik Seebecka, a ΔT to zmiana temperatury.
Termopary są dostępne w różnych typach i są określone dużymi literami zgodnie z
konwencja American National Standards Institute (ANSI). Na przykład termopara typu J.
składa się z przewodnika żelaznego i przewodnika ze stopu miedzi i niklu. Inne typy termopar
obejmują B, E, K, N, R, S i T.
Jak mierzyć termopary
wiedza podstawowa
Aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób wykonuje się pomiary termopar, ważne jest, aby zrozumieć
jak działają termopary. Pierwsza część tego dokumentu wyjaśni podstawowe zasady
termopary, późniejsza część termopary wyjaśni, jak uzyskać połączenie
między przyrządem a sposobem pomiaru temperatury.
Napięcie termopary Seebecka, jeśli jest podłączone bezpośrednio do układu pomiarowego, jest podłączone do
układ pomiarowy i generuje dodatkową termoparę. Nie można tego po prostu zmierzyć
podłączenie go do woltomierza lub innego układu pomiarowego.
Rysunek 1. Termopara typu J.
Jak pokazano na rysunku 1, obwód wykorzystujący termoparę typu J na temperaturę świecy
pomiary. Dwie linie termopar są podłączone do miedzianych zacisków akwizycji danych
urządzenie. Zauważ, że w tym obwodzie są trzy metalowe połączenia - J1, J2 i J3. J1 to
punkt pomiaru termopary, wytwarzający napięcie Seebecka proporcjonalne do temperatury ton
świeca. Ponadto J2 i J3 mają własny współczynnik Seebecka i dane
zacisk pomiarowy wytworzy temperaturę proporcjonalną do napięcia różnicy temperatur
, znane jako napięcie strony zimnej. Aby określić składową napięciową J1, tak jest
konieczna jest znajomość temperatury styków J2 i J3 oraz znajomość relacji między
napięcie kontaktowe i temperatura. W ten sposób napięcie złącza J1 można uzyskać przez
odjęcie składowych pasożytniczych napięcia złącza J2 i J3 od zmierzonego napięcia.
Termopary wymagają określonego odniesienia temperatury, aby skompensować zimną stronę
wygenerowany błąd. Najczęściej zalecaną metodą jest użycie czujnika temperatury, który może być
odczytać bezpośrednio w celu uzyskania temperatury złącza odniesienia, pomniejszonej o pasożytnicze napięcie na zaciskach
składnik. Ten proces, znany jako kompensacja zimnego złącza, może uprościć obliczanie zimna
kompensacja połączeń z wykorzystaniem charakterystyk niektórych termopar.
Korzystając z prawa termopary metalowej warstwy przejściowej i innych założeń, możemy to zobaczyć
pomiar układu akwizycji danych napięciowych zależy tylko od rodzaju termopary,
napięcie na zacisku pomiarowym i temperatura zimnego złącza. Zmierzone napięcie
jest niezależne od składowych napięcia przewodów pomiarowych i zimnych zacisków J2, J3.
Rysunek 2. Zasada działania termopary metalicznej warstwy przejściowej
Rozważ obwód na rysunku 3. Ten obwód jest podobny do obwodu opisanego na rysunku 1
powyżej, z wyjątkiem tego, że krótki kawałek drutu ze stopu miedzi i niklu jest włożony przed złączem J3.
Wszystkie styki mają tę samą temperaturę. Zakładając, że temperatury złącza J3 i J4 są
tak samo, prawo dotyczące termopary metalowej warstwy przejściowej stwierdza, że obwód na rysunku 3 jest
elektrycznie taki sam jak obwód na rysunku 1. Dlatego każdy z wyników obwodu
Rys. 3 można zastosować do obwodu pokazanego na Rys.
Rysunek 3. Wstawianie dodatkowego przewodu w środowisku izotermicznym
Rysunek 3, styki J2 i J4 należą do tego samego typu (stop miedziowo-niklowy); ponieważ ta dwójka jest w środku
środowisko izotermiczne, J2 i J4 mają tę samą temperaturę. Ze względu na kierunek
prąd w obwodzie, J4 wytwarza napięcie dodatnie Seebecka, J2 wytwarza napięcie ujemne Seebecka
Napięcie. W związku z tym styk przesunął wpływ na siebie, mierząc całkowite napięcie
zero. Styki J1 i J3 to styki ze stopu żelaza, miedzi i niklu. Ale ich temperatury mogą być
inaczej, ponieważ mogą nie znajdować się w środowisku izotermicznym. Ponieważ są w różnych
temperatura otoczenia, styki J1 i J3 mogą wytwarzać napięcie Seebecka, ale rozmiar jest inny
. Aby skompensować zimne złącze J3, mierzy się i przykłada temperaturę
napięcie jest odejmowane od pomiaru termopary.
Używając symbolu VJx (Ty) do przedstawienia napięcia generowanego przez złącze Jx w temperaturze Ty,
ogólny problem z termoparą jest uproszczony w następujący sposób:
VPOMIAR= VJ1(TTC) + VJ3(Tref) (2)
Gdzie, system akwizycji danych VMEAS, że zmierzona wartość napięcia, termopara złącza TTC J1
temperatura, Tref wspomina stronę odniesienia temperatury.
Zauważ, że we wzorze (2) VJx (Ty) reprezentuje napięcie generowane w temperaturze Ty
środowisko w odniesieniu do określonej temperatury odniesienia. Równanie 2 obowiązuje tak długo, jak VJ1 i
VJ3 to funkcje temperaturowe odnoszące się do tej samej temperatury odniesienia. Na przykład NIST
Tabela odniesienia termopary, jak opisano powyżej, jest generowana z końcem odniesienia trzymanym w 0
stopnie Celsjusza.
Ponieważ J3 i J1 są tego samego typu, ale wytwarzają napięcia względne, VJ3 (Tref)=-VJ1 (Tref).
Ponadto, ponieważ VJ1 jest napięciem generowanym przez test typu termopary, napięcie może wynosić
zmieniono nazwę na VTC. Dlatego typ 2 można przepisać w następujący sposób:
VPOMIAR= VTC(TTC) - VTC(Tref) (3)
Dlatego mierząc VMEAS i Tref, poznaj zależność między napięciem termopary a
temperaturę można określić temperaturę po stronie pomiaru termopary.
Istnieją dwie technologie uzyskiwania kompensacji zimnego złącza - kompensacja sprzętowa i
wynagrodzenie za oprogramowanie. Obie techniki wymagają użycia czujnika bezpośredniego odczytu w celu uzyskania pliku
temperatura po stronie odniesienia. Czujnik bezpośredniego odczytu ma wejście, które jest określane tylko przez
temperatura punktu pomiarowego. Powszechnie stosowane są czujniki półprzewodnikowe, termistory i RTD
do pomiaru temperatury strony odniesienia przyrządu.
Korzystając z kompensacji sprzętowej, do obwodu można wprowadzić zmienne źródło napięcia w celu usunięcia
pasożytnicze napięcie termoelektryczne. Zmienne źródło napięcia generuje napięcie kompensacyjne
zależnie od temperatury otoczenia, która jest dodawana do napięcia korygującego, aby anulować
niepożądany sygnał różnicy temperatur. Kiedy te pasożytnicze sygnały zostaną usunięte, jedyny sygnał
mierzone przez system akwizycji danych to napięcie zmierzone podczas pomiaru termopary
. W przypadku kompensacji sprzętowej temperatura terminala systemu akwizycji danych wynosi
nieskorelowane, ponieważ pasożytnicze napięcie termopary w systemie akwizycji danych było
anulowany. Główną wadą kompensacji sprzętowej jest to, że każda termopara musi mieć
można dodać oddzielny obwód kompensacyjny, aby skorygować napięcie kompensacji, co znacznie wzrośnie
zwiększyć koszt obwodu. W normalnych okolicznościach kompensacja sprzętowa nie jest włączona
dokładność i kompensacja oprogramowania.
Lub możesz użyć oprogramowania do kompensacji zimnych spoin. Po użyciu
czujnik z bezpośrednim odczytem do pomiaru temperatury po stronie odniesienia, oprogramowanie może dołączyć odpowiedni
wartość napięcia do mierzonego napięcia, aby wyeliminować wpływ napięcia strony zimnej. Odwołanie
(3) że zmierzone napięcie VMEAS jest równe (termopara) mierzącemu różnicę napięć
między punktem końcowym a zimnym skrzyżowaniem.
Napięcie wyjściowe termopary jest wysoce nieliniowe. Współczynnik Seebecka zmienia się o trzy
lub więcej czynników w zakresie temperatur roboczych niektórych termopar. Dlatego musisz użyć
wielomian do modelowania krzywej napięcia w funkcji temperatury w termoparach lub skorzystaj z funkcji wyszukiwania
metoda tabeli.
Podłącz termoparę do przyrządu
W tej sekcji zastosowano płytę montażową NI cDAQ-9172 i moduł termopary NI 9211 serii C jako
przykład. Podobna procedura ma zastosowanie do podłączania termopar do różnych instrumentów
(patrz rysunek 4).
Wymagane wyposażenie:
DAQ-9172 8-slotowa płyta montażowa USB o dużej szybkości dla NI CompactDAQ
NI 9211 czterokanałowy, 14Sa / s, 24-bitowy, ∓ 80 miliwoltowy moduł wejściowy z termoparą
Termopara typu J.
Rysunek 4. System NI CompactDAQ
NI 9211 posiada 10-stykowe, odłączalne złącze śrubowe, które zapewnia połączenia dla
do czterech kanałów wejściowych termopary. Każdy kanał ma punkt połączenia dla pozytywów
termopara TC + i połączenie z zaciskiem ujemnym TC-. NI 9211 ma również coś wspólnego
punkt oprzewodowania, COM. Zwykle ten port jest wewnętrznie połączony z masą odniesienia modułu
. Rysunek 5 przedstawia przypisanie okablowania dla każdego kanału, a Rysunek 6 przedstawia schemat okablowania.
Rysunek 5. Przyporządkowanie zacisków
Rysunek 6. Schemat połączeń
Zobacz swoje pomiary: NI LabVIEW
Teraz, gdy termopara jest podłączona do urządzenia testowego, możesz użyć graficznego LabVIEW
Oprogramowanie programistyczne do przesyłania danych do komputera w celu wizualizacji i analizy.
Rysunek 7 przedstawia przykład wyświetlania zmierzonych danych temperatury w oprogramowaniu LabVIEW
środowisko.
Dodaj: nr 16, droga 3, strefa przemysłowa Sanjiang, Shengzhou, Zhejiang, Chiny
Kontakt: Eric Xie
E-mail:sale@benoelectric.com
Tłum: +861598895936
Skype:ericxie123@outlook.com
Wechat& Whatsapp: +8615988295936
Strona internetowa: www.benoindustry.com
