استفاده صحیح از سیم های جبران خسارت ترموکوپل در اندازه گیری دما

سیم های جبران خسارت ترموکوپل به طور گسترده ای در اندازه گیری دمای ترموکوپل مورد استفاده قرار گرفته است. اگر اصل ، عملکرد ، روش عمل و اقدامات احتیاطی سیمهای جبران خسارت ترموکوپل را درک کنید ، می توانید به طور کامل از عملکرد سیم های جبران خسارت ترموکوپل استفاده کنید ، در غیر این صورت آتش سوزی می کند. در تولید صنعتی ، اگرچه از ترموکوپل ها به عنوان سنسورهای دما برای اندازه گیری و کنترل دما استفاده شده است و افراد با آنها آشنا هستند ، اگر به روش استفاده صحیح توجه نشود ، می تواند باعث انحراف قابل توجهی در اندازه گیری و کنترل دما شود و در موارد شدید ، مستقیماً باعث ضرر اقتصادی شود. بنابراین ، باید جدی گرفته شود.
1 ، آشنایی با اصل اندازه گیری دما ترموکوپل
مدار متشکل از دو ماده همگن مختلف A و B یک ترموکوپل نامیده می شود. A. نقاط تماس متصل در هر دو انتهای ماده B به ترتیب توسط J1 و J2 نشان داده شده است. اگر درجه حرارت T1 و T2 از نقاط تماس J1 و J2 متفاوت باشد ، پتانسیل الکتریکی در مدار ایجاد می شود که معمولاً از آن به عنوان یک پتانسیل ترموالکتریک یاد می شود. هنگامی که یک ماده زمانبندی b - زمان ، بزرگی پتانسیل ترموالکتریک به اختلاف دما بین T1 و T2 بستگی دارد ، بیان شده توسط فرمول به عنوان
EAB (T1 ، T2)=EAB (T1)+EBA (T2)=EAB (T1) -eAb (T2) (1)
در فرمول: EAB (T1 ، T2) ماده ترموکوپل B دارای اختلاف پتانسیل ترموالکتریک بین دمای اتصال T1 و T2 است.
EAB (T1) - A پتانسیل در نقطه B هنگامی که درجه حرارت T1 است.
EAB (T2) ، EBA (T1) - A پتانسیل در نقطه B دمای T2 از نظر بزرگی برابر است و از نظر علامت برعکس است.
به منظور وحدت مواد ترموکوپل و استاندارد کردن آنها ، استانداردهای ملی مربوطه ترکیب مواد ترموکوپل A اجزای خلوص B را تعیین کرده و یک شکل ترکیبی از مواد B را با یک حرف واحد ، مانند K-Type ، S-Type و غیره ارائه می دهد ، برای راحتی استفاده ، مقادیر دما و روابط بالقوه از انواع مختلف ترموکوفلین ها یک شخص جدید است. t 0 ، و انواع مختلف جداول کالیبراسیون ترموکوپل برای مرجع و محاسبه آسان ساخته شده است.
در مقایسه با فرم در شکل 1 ، فرمول (1) به
eab (ti ، t2)=eaB (t1 ، t 0)-eab (t2 ، t 0) (2)
فرمول (2) فرمول عملی است که ما در حال حاضر از آن استفاده می کنیم ، تا زمانی که می دانیم T1 T2 ، EAB (Ti ، T 0) و EAB (T2 ، T 0) را می توان از جدول فارغ التحصیلی یافت.
دو سیم جبران ترموکوپل
در مرحله اول ، بیایید قانون هادی اتصال و قانون دمای میانی ترموکوپل ها را مورد تجزیه و تحلیل قرار دهیم.
در کاربردهای عملی ، همیشه فاصله بین ابزارهای اندازه گیری و کنترل و ترموکوپل ها وجود دارد. مواد C و D در وسط نیز دو ماده همگن هستند. طبق قانون هادی واسطه در ترموکوپل ها ، بیان کل اندازه گیری شده بالقوه EZ می تواند به شرح زیر باشد:
ez=EAB (T1 ، T3)+ECD (T3 ، T2) (3)
معادله (3) قانون هادی اتصال ترموکوپل است. اگر اتصال در یک بخش نباشد ، کل EZ بالقوه نیز مجموع هر بخش است. در اندازه گیری ، ما امیدواریم که کل پتانسیل در انتهای اندازه گیری ، EAB ترموکوپل (T1 ، T2) باشد که برای کنترل اندازه گیری ابزار مناسب است تا از تولید پتانسیل های اضافی توسط اتصالات میانی جلوگیری شود. بیان این است:
EAB (T1 ، T2)=ez {3}} EAB (T1 ، T3)+EAB (T3 ، T2) (4)
در معادله (4) ، T3 به ​​دمای میانی گفته می شود ، از این رو به عنوان قانون دمای میانی نیز شناخته می شود. این امر ما را ملزم به یافتن یک سی دی ماده خاص می کند ، ویژگی های وی عبارتند از:
ECD (T3 ، T2)=EAB (T3 ، T2) (5)
ماده ای که معادله (5) را برآورده می کند ، سیم جبران کننده ترموکوپل نامیده می شود. از آنجا که انواع مختلفی از ترموکوپل ها وجود دارد ، انواع مختلفی از سیم های جبران خسارت ترموکوپل نیز وجود دارد.
3 ، خطاهای رایج در استفاده از سیم های جبران کننده و خطاهای حاصل
1. پایانه های مثبت و منفی سیم جبران خسارت ترموکوپل را به صورت معکوس با ترموکوپل وصل کنید
اگر قطب های مثبت و منفی سیم جبران ترموکوپل به صورت معکوس به قطب های مثبت و منفی ترموکوپل وصل شوند ، و قطب های مثبت و منفی ترموکوپل به درستی به قطب های مثبت و منفی ابزار متصل می شوند و ترموکوپل نوع K را به عنوان نمونه می گیرند. این خطا در برنامه های کاربردی کاملاً متداول است زیرا پس از اتصال ، روند تغییر دما از جسم کنترل شده با ابزار نمایشگر سازگار است. علاوه بر این ، بسیاری از محصولات سیم جبران ترموکوپل در حال حاضر دارای برچسب زدن غیر استاندارد هستند و تشخیص آن دشوار است. برخی از تولید کنندگان حتی رنگ ها را به اشتباه برچسب گذاری می کنند. در زیر تجزیه و تحلیل خطاهای ناشی از این وضعیت آورده شده است.
در صورت اتصال صحیح ، کل پتانسیل ترموالکتریک دریافت شده توسط ابزار است
ez=ek (ti ، t3)+ekx (t3 ، t2)=ek (t1 ، t3)+ek (t3 ، t2)=ek (t1 ، t2) (6)
با توجه به خطای اتصال ، طبق قانون هادی های میانی ، کل پتانسیل ترموالکتریک دریافت شده توسط ابزار است
ez=ek (t1 ، t3)+ekx (t3 ، t2) (7)
برای سیم های جبران خسارت KX ، وجود دارد
e'kx (t3 ، t2) =- ekx (t3 ، t2) =-- ek (t3 ، t2) (8)
خطای ایجاد شده توسط مقدار اندازه گیری ابزار را محاسبه کنید
ez'-ez=ek (t1 ، t3) -ek (t3 ، t2) -ek (t1 ، t3) -ek (t3 ، t2) {13}} ek (t3 ، t2) (9)
دمای نزدیک کوره صنعتی عمومی حداقل 8 درجه بالاتر از دمای اتاق کنترل است. بنابراین خطای حاصل دقیقاً دو برابر مقدار جبران سیم جبران کننده است. برای ترموکوپل های نوع K ، مقدار پتانسیل دیفرانسیل به طور کلی در حدود 40c/(میکرومتر ولت) است و دمای اندازه گیری شده تقریباً 16 درجه پایین تر از دمای واقعی است. اگر دمای کنترل در 600 درجه تنظیم شود ، دمای واقعی باید حدود 616 درجه باشد.
از تجزیه و تحلیل فوق ، می توان دریافت که وقتی قطب های مثبت و منفی سیم جبران ترموکوپل معکوس می شوند ، نه تنها نتوانست جبران کند ، بلکه در مقایسه با عدم اتصال سیم جبران خسارت ، خطای را نیز دو برابر می کند. بنابراین ، قطبیت سیم جبران خسارت باید هنگام اتصال آن در نظر گرفته شود.
2. مدل سیم جبران استفاده شده نادرست است
اگر همان نوع سیم جبران کننده با همان نوع ترموکوپل جفت شود ، اگر نوع انتخاب شده سیم جبران کننده نادرست باشد ، هنوز خطاها رخ می دهد. با فرض استفاده از ترموکوپل از نوع S ، سیم جبران خسارت KX از ترموکوپل نوع K انتخاب می شود.
طبق قانون هادی واسطه ، کل پتانسیل ترموالکتریک دریافت شده توسط ابزار است
E'Z (T1 ، T2)=es (T1 ، T3)+Ekx (T3 ، T2) (10)
اگر سیم جبران کننده S از نوع S به درستی استفاده شود بدون در نظر گرفتن خطای خود سیم جبران کننده ، کل پتانسیل اندازه گیری شده توسط ابزار EZ (T1 ، T2) {3}} es (T1 ، T3)+ES (T3 ، T2) (11)
با توجه به انتخاب سیم جبران اشتباه ، مقدار اندازه گیری ابزار منجر به خطاها همانطور که در معادلات نشان داده شده است (10) - (11)
ez'-ez=ekx (t3 ، t2) -es (t3 ، t2) (12)
اگر دمای کار ترموکوپل از نوع S 900 درجه است و دمای محیط در اتاق کنترل 25 درجه است ، هنوز هم مطابق با درجه t {{3} t {{4} درجه ، جداول کالیبراسیون S-Pair و K-Cair را به طور جداگانه بررسی کنید و تفاوت بالقوه را به دست آورید و به طور جداگانه به دست آورید و تفاوت بالقوه را به دست آورید.
EKX (T3 ، T2) -es (T3 ، T2) {5}}}. 278mv
دمای اندازه گیری شده توسط ابزار بالاتر از دمای واقعی است. اگر ابزار در 900 درجه کنترل شود ، مقدار واقعی فقط 875.1 درجه است و خطای 24.9 درجه دارد.
اگر قطبیت دوباره در شرایط فوق معکوس شود ، مقدار اندازه گیری ابزار بیشتر خواهد بود. هنگامی که ابزار 900 درجه را نشان می دهد ، دمای واقعی 933.2 درجه است و خطای 33.2 درجه دارد.
3. مخلوط کردن سیم های جبران خسارت با سیم های معمولی
در کاربردهای عملی ، اغلب مشخص می شود که از سیمهای معمولی برای اتصال سیم های جبران کننده به دلیل طول کافی آنها استفاده می شود ، یا بخشی از سیم معمولی پس از شکسته شدن سیم جبران کننده متصل می شود.
4 ، اقدامات احتیاطی برای استفاده از سیم های جبران کننده
1. انتخاب سیم های جبران خسارت
سیم جبران خسارت باید با توجه به نوع ترموکوپل مورد استفاده و مناسبت مورد استفاده ، به درستی انتخاب شود.
2. اتصال تماس
سعی کنید دمای دو نقطه تماس را تا حد امکان به ترمینال ترموکوپل نگه دارید. درجه حرارت در نقطه اتصال با ترمینال ابزار باید تا حد امکان نزدیک باشد. در مناطقی که یک فن در کابینت ابزار وجود دارد ، باید از نقاط تماس محافظت شود تا از دمیدن فن مستقیم به نقاط تماس جلوگیری شود.
3. از طول استفاده کنید
از آنجا که سیگنال ترموکوپل بسیار کم است ، در سطح میکروولت ، در صورت استفاده از مسافت طولانی ، میرایی سیگنال و تداخل الکتریکی قوی در محیط می تواند باعث تحریف سیگنال ترموکوپل شود و در نتیجه اندازه گیری و کنترل درجه حرارت نادرست باشد. در موارد شدید ، نوسانات دما ممکن است در طول کنترل رخ دهد. بر اساس تجربه ، معمولاً بهتر است طول سیم جبران ترموکوپل را در 15 متر کنترل کنید. اگر بیش از 15 متر باشد ، توصیه می شود از فرستنده دما برای انتقال سیگنال استفاده کنید. فرستنده دما مقدار بالقوه مربوط به دما را به جریان مستقیم برای انتقال تبدیل می کند و از توانایی ضد مداخله قوی برخوردار است.