نحوه اندازه گیری ترموکوپل ها
نمای کلی دما و ترموکوپل
دما میانگین انرژی جنبشی ذرات در اندازه گیری نمونه جسم است ،
واحد استاندارد&است ؛ درجه."؛ دما را می توان به روش های مختلف اندازه گیری کرد ، و هزینه و
دقت اندازه گیری ها می تواند متفاوت باشد. ترموکوپل ها یکی از رایج ترین حسگرهای دما هستند
، زیرا ترموکوپل ها نسبتاً ارزان و دقیق هستند و نسبتاً پهن دارند
محدوده اندازه گیری.
هرگاه دو تماس فلزی متفاوت باشد ، مجموعه نقطه تماس ولتاژ بدون بار کمتری تولید می کند
به عنوان تابعی از دما ، که اثر حرارتی است. اختلاف دما است
ولتاژ Seebeck ، تا سال 1821 پدیده فیزیکدان توماس Seebeck به نام یافت. این ولتاژ
با توجه به دما غیر خطی است ، اما می تواند به صورت خطی برای کوچک تخمین زده شود
تغییرات دما ، یا:
جایی که ΔV تغییر ولتاژ است ، S ضریب Seebeck است و ΔT تغییر دما است.
ترموکوپل ها در انواع مختلفی موجود هستند و با توجه به حروف بزرگتر مشخص می شوند
کنوانسیون م Instituteسسه استاندارد ملی آمریکا (ANSI). به عنوان مثال ، یک ترموکوپل نوع J
از هادی آهن و هادی آلیاژ مس-نیکل تشکیل شده است. انواع دیگر ترموکوپل
شامل B ، E ، K ، N ، R ، S و T می باشد.
نحوه اندازه گیری ترموکوپل ها
دانش پیشینه
برای درک بهتر نحوه اندازه گیری ترموکوپل ، مهم است که درک شود
نحوه کارکرد ترموکوپل ها قسمت اول این سند اصول اساسی را توضیح می دهد
ترموکوپل ها ، قسمت بعدی ترموکوپل نحوه دستیابی به اتصال را توضیح می دهد
بین ابزار و نحوه اندازه گیری دما.
ولتاژ ترموکوپل Seebeck ، اگر مستقیماً به سیستم اندازه گیری متصل شود ، به آن متصل است
سیستم اندازه گیری و یک ترموکوپل اضافی تولید می کند. این را نمی توان به سادگی با اندازه گیری کرد
اتصال آن به ولت متر یا سیستم اندازه گیری دیگر.
شکل 1. ترموکوپل نوع J
همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است ، مدار با استفاده از ترموکوپل نوع J روی دمای شمع استفاده می شود
اندازه گیری. دو خط ترموکوپل به پایانه های مسی بدست آوردن داده ها متصل هستند
دستگاه توجه داشته باشید که در این مدار سه اتصال فلزی وجود دارد - J1 ، J2 و J3. J1 است
نقطه اندازه گیری ترموکوپل ، تولید ولتاژ Seebeck متناسب با دمای tاو
شمع علاوه بر این ، J2 و J3 هر کدام ضریب Seebeck خاص خود را دارند و در داده ها نیز وجود دارد
ترمینال دستیابی دمایی متناسب با ولتاژ اختلاف دما ایجاد می کند
، معروف به ولتاژ سمت سرما. برای تعیین مولفه ولتاژ J1 ، این است
لازم است درجه حرارت تماسهای J2 و J3 را بدانید و رابطه بین
ولتاژ تماس و دما بنابراین ، ولتاژ اتصال J1 را می توان از طریق بدست آورد
کم کردن اجزای ولتاژ اتصال انگلی J2 و J3 از ولتاژ اندازه گیری شده.
ترموکوپل ها برای جبران سردی محل هوا به مرجع دمایی خاصی نیاز دارند
خطای ایجاد شده معمول ترین روش تجویز شده استفاده از سنسور دما است که می تواند باشد
مستقیماً بخوانید تا دمای محل اتصال مرجع را بدست آورید ، منهای ولتاژ ترمینال انگلی
جزء. این فرآیند که به عنوان جبران اتصال سرد شناخته می شود ، می تواند محاسبه سرما را ساده کند
جبران اتصال با استفاده از مشخصات برخی از ترموکوپل ها.
با استفاده از قانون ترموکوپل لایه انتقال فلز و سایر مفروضات ، این را می بینیم
اندازه گیری سیستم کسب اطلاعات ولتاژ فقط به نوع ترموکوپل بستگی دارد ،
ولتاژ در ترمینال اندازه گیری و دمای اتصال سرد. ولتاژ اندازه گیری شده
مستقل از اجزای ولتاژ لیدهای اندازه گیری و پایانه های سرد J2 ، J3 است.
شکل 2. قانون ترموکوپل لایه گذار فلزی
مدار را در شکل 3 در نظر بگیرید. این مدار مشابه مدار توصیف شده در شکل 1 است
در بالا ، با این تفاوت که یک قطعه کوتاه از سیم آلیاژ مس و نیکل قبل از اتصال J3 وارد شده است.
تمام تماس ها در یک دما هستند. با فرض اینکه دمای اتصال J3 و J4 باشد
همان ، قانون ترموکوپل لایه گذار فلزی بیان می کند که مدار شکل 3 است
از نظر الکتریکی همان مدار در شکل 1. بنابراین ، هر یک از نتایج مدار
شکل 3 را می توان به مدار نشان داده شده در شکل اعمال کرد.
شکل 3. قرار دادن یک هادی اضافی در یک محیط همدما
شکل 3 ، تماس های J2 و J4 به یک نوع (آلیاژ مس-نیکل) تعلق دارند. چون این دو در
یک محیط هم دما است ، J2 و J4 دما یکسان است. به دلیل جهت
جریان در مدار ، J4 ولتاژ Seebeck مثبت ، J2 منفی Seebeck تولید می کند
ولتاژ. بنابراین ، تماس تأثیر یکدیگر را جبران می کند ، ولتاژ کل را اندازه گیری می کند
صفر کنتاکت های J1 و J3 کنتاکت های آلیاژ آهن - مس - نیکل هستند. اما دمای آنها ممکن است باشد
متفاوت هستند ، زیرا ممکن است در یک محیط همدما نباشند. زیرا آنها متفاوت هستند
محیط های دما ، تماس های J1 و J3 می توانند ولتاژ Seebeck تولید کنند ، اما اندازه متفاوت است
. به منظور جبران اتصال سرد J3 ، دما اندازه گیری شده و اعمال می شود
ولتاژ از اندازه گیری ترموکوپل کم می شود.
با استفاده از نماد VJx (Ty) برای نمایش ولتاژ تولید شده توسط اتصال Jx در دمای Ty ،
مشکل ترموکوپل عمومی به شرح زیر ساده است:
VMEAS= VJ1(TTC) + VJ3(Tمرجع) (2)
که در آن ، سیستم جمع آوری داده های VMEAS که مقدار ولتاژ اندازه گیری شده ، ترموکوپل اتصال TTC J1 است
درجه حرارت ، Tref گفت سمت مرجع دما.
توجه داشته باشید که در فرمول (2) ، VJx (Ty) ولتاژ ایجاد شده در دمای Ty را نشان می دهد
محیط با توجه به دمای مرجع خاص. معادله 2 تا زمانی که VJ1 و
VJ3 توابع دما مربوط به همان درجه حرارت مرجع است. به عنوان مثال ، یک NIST
جدول مرجع ترموکوپل همانطور که در بالا توضیح داده شد با انتهای مرجع که در 0 نگه داشته می شود تولید می شود
درجه سلسیوس.
از آنجا که J3 و J1 از یک نوع هستند ، اما ولتاژهای نسبی تولید می کنند ، VJ3 (Tref)=-VJ1 (Tref).
همچنین ، از آنجا که VJ1 ولتاژ تولید شده توسط آزمایش نوع ترموکوپل است ، ولتاژ می تواند باشد
به VTC تغییر نام داد. بنابراین ، 2 نوع را می توان به شرح زیر بازنویسی کرد:
VMEAS= VTC(TTC) - VTC(Tمرجع) (3)
بنابراین ، با اندازه گیری VMEAS و Tref می توان از رابطه بین ولتاژ ترموکوپل و
دما ، می توانید درجه حرارت سمت اندازه گیری ترموکوپل را تعیین کنید.
دو فناوری برای دستیابی به جبران اتصال سرد وجود دارد - جبران سخت افزار و
غرامت نرم افزار. برای بدست آوردن سنسور هردو تکنیک نیاز به استفاده از سنسور قرائت مستقیم است
دمای سمت مرجع سنسور قرائت مستقیم ورودی دارد که فقط توسط
دمای نقطه اندازه گیری معمولاً از سنسورهای نیمه هادی ، ترمیستورها و RTD استفاده می شود
برای اندازه گیری دمای سمت مرجع ابزار.
با استفاده از جبران سخت افزار ، می توان یک منبع ولتاژ متغیر را برای حذف در مدار قرار داد
ولتاژ حرارتی انگلی منبع ولتاژ متغیر ولتاژ جبرانی ایجاد می کند
با توجه به دمای محیط ، که به ولتاژ اصلاح اضافه می شود تا لغو شود
سیگنال اختلاف دما ناخواسته. وقتی این سیگنال های انگلی برداشته می شوند ، تنها سیگنال است
اندازه گیری شده توسط سیستم جمع آوری داده ولتاژ اندازه گیری شده از اندازه گیری ترموکوپل است
. در صورت جبران سخت افزار ، دمای پایانه سیستم جمع آوری داده ها است
همبسته نیست زیرا ولتاژ ترموکوپل انگلی در سیستم جمع آوری داده ها وجود داشته است
لغو شد. عیب اصلی جبران سخت افزار این است که هر ترموکوپل باید دارای یک باشد
برای اصلاح ولتاژ جبران می توان مدار جبران جداگانه ای را اضافه کرد که بسیار زیاد خواهد شد
هزینه مدار را افزایش دهید. در شرایط عادی ، جبران سخت افزار روشن نیست
دقت و جبران نرم افزار.
یا می توانید از این نرم افزار برای جبران اتصال سرد استفاده کنید. پس از استفاده از
برای اندازه گیری دمای سمت مرجع ، سنسور قرائت مستقیم ، نرم افزار می تواند یک مناسب را ضمیمه کند
مقدار ولتاژ به ولتاژ اندازه گیری شده برای از بین بردن تأثیر ولتاژ سمت سرما. به خاطر آوردن
(3) که ولتاژ اندازه گیری شده VMEAS برابر است با (ترموکوپل) اندازه گیری اختلاف ولتاژ
بین نقطه خاتمه و محل اتصال سرد است.
ولتاژ خروجی ترموکوپل بسیار غیرخطی است. ضریب Seebeck به دلیل سه متفاوت است
یا عوامل بیشتری در محدوده دمای عملکرد برخی از ترموکوپل ها وجود دارد. بنابراین ، شما باید استفاده کنید
چند جمله ای برای مدل سازی منحنی ولتاژ در برابر دما در یک ترموکوپل یا استفاده از جستجو
روش جدول.
ترموکوپل را به ساز وصل کنید
در این بخش از backplane NI cDAQ-9172 و ماژول ترموکوپل سری NI 9211 سری به عنوان
مثال. روش مشابهی برای اتصال ترموکوپل به ابزارهای مختلف قابل اجرا است
(شکل 4 را ببینید).
تجهیزات مورد نیاز:
هواپیمای پر سرعت USB با سرعت 8 اسلات DAQ-9172 برای NI CompactDAQ
ماژول ورودی ترموکوپل چهار کاناله NI 9211 چهار کاناله ، 14Sa / s ، 24 بیتی ، ∓ 80 میلی ولت
ترموکوپل نوع J
شکل 4. سیستم NI CompactDAQ
NI 9211 از یک اتصال ترمینال پیچ قابل جدا شدن 10 قطب برخوردار است که اتصالات را برای شما فراهم می کند
تا چهار کانال ورودی ترموکوپل. هر کانال دارای یک نقطه اتصال برای مثبت است
ترموکوپل ، TC + و اتصال به ترمینال منفی ، TC-. NI 9211 نیز دارای یک مورد مشترک است
نقطه سیم کشی ، COM. به طور معمول این پورت بصورت داخلی به زمین مرجع ماژول متصل می شود
. شکل 5 تکالیف سیم کشی هر کانال را نشان می دهد و شکل 6 نمودار سیم کشی را نشان می دهد.
شکل 5. انتساب ترمینال
شکل 6. نمودار اتصال
اندازه گیری های خود را مشاهده کنید: NI LabVIEW
اکنون که ترموکوپل به تجهیزات آزمایش متصل شده است ، می توانید از نمودار گرافیکی LabVIEW استفاده کنید
نرم افزار برنامه نویسی برای انتقال داده ها به کامپیوتر برای تجسم و تجزیه و تحلیل.
شکل 7 نمونه ای از نمایش داده های دمای اندازه گیری شده در برنامه نویسی LabVIEW را نشان می دهد
محیط.
افزودن: شماره 16 ، جاده 3 ، منطقه صنعت سانجیانگ ، Shengzhou ، ژجیانگ ، چین
تماس: اریک زی
پست الکترونیک:sale@benoelectric.com
اوباش: +861598895936
اسکایپ:ericxie123@outlook.com
آمپ Wechat GG؛ Whatsapp: +8615988295936
وب سایت: www.benoindustry.com
