روش اندازه گیری صحیح برای کالیبراسیون ترموکوپل چیست؟

تنظیم کالیبراسیون ترموکوپل نیاز دارد که پایانه های مرجع ترموکوپل استاندارد و ترموکوپل آزمایش شده در طول کالیبراسیون به درجه {{0}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}. برای ترموکوپل های فلزی گرانبها (علائم مقیاس S ، R ، B) که در کار کالیبراسیون استفاده می شود ، سیم های ترموکوپل های آزمایش شده نرم و آسان برای سیم هستند. با این حال ، برای ترموکوپل های فلزی کم هزینه مورد استفاده در کار کالیبراسیون ، به دلیل قطر نسبتاً زیاد اکثر ترموکوپل ها ، معرفی مستقیم انتهای مرجع به درجه 0 دشوار است. بنابراین ، از سیم های جبران خسارت غالباً برای معرفی انتهای آزاد ترموکوپل به نقطه انجماد استفاده می شود ، و سپس از سیمهای مس برای هدایت آن به محدوده ولتاژ یک مولتی متر دیجیتال با دقت بالا برای اندازه گیری استفاده می شود.

روش اندازه گیری صحیح برای فرآیند کالیبراسیون ترموکوپل در شکل 1 نشان داده شده است:

شکل 1 روش اندازه گیری صحیح در طی فرآیند کالیبراسیون ترموکوپل

1. اتصالات نادرست مشترک سیمهای جبران کننده

① اعتقاد بر این است که با سیم های جبران خسارت ، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است ، می توان نقطه انجماد را از بین برد.

شکل 2 روش اندازه گیری خطا استفاده نکردن از نقطه انجماد در طی فرآیند کالیبراسیون ترموکوپل

② اعتقاد بر این است که اتصال سیم های جبران خسارت نه تنها بین ترموکوپل و نقطه انجماد ، بلکه بین نقطه انجماد 0 و مولتی متر دیجیتال با دقت بالا ، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است ، بهتر است.

هنگام بررسی ترموکوپل در شکل 3 ، از یک سیم جبران کننده بین درجه {1}}} و جدول عملکرد دیجیتال استفاده کنید

در زیر تجزیه و تحلیل خطاهای ایجاد شده توسط این دو فرم سیم کشی (با فرض عدم خطای جبران خسارت در سیم های جبران کننده):

هنگامی که به درستی متصل شوید (شکل 1 را ببینید) ، اگر نوع ترموکوپل Y باشد و سیم جبران کننده YX باشد ، با استفاده از قانون هادی واسطه ، ولتاژ پذیرفته شده توسط مولتی متر دیجیتال با دقت بالا می تواند به عنوان:

ez {{0}}} Ey (t1 ، t3)+eyx (t3 ، t 0) ​​=} ey (t1 ، t0) ------- فرمول 1

درجه حرارت T1 در انتهای کار ترموکوپل دقیقاً پتانسیل ترموالکتریک نسبت به درجه {1}} است و خواندن را می توان به طور مستقیم با مقیاس مقایسه کرد تا مشخص شود که آیا این شرایط را برآورده می کند.

برای وضعیت شکل 2 ، با استفاده از قانون هادی واسطه ، ولتاژ پذیرفته شده توسط مولتی متر دیجیتال با دقت بالا:

ez=Ey (t1 ، t3)+eyx (t3 ، t2)=ed (t1 ، t2) -------} فرمول 2

در مقایسه با معادله (1) ، دمای محیطی ورودی T2 از ابزار اندازه گیری الکتریکی دقیقاً با پتانسیل در درجه {2}}} متفاوت است:

ey (t1 ، t 0) - ey (t1 ، t2) =} ey (t2 ، t 0) ---------------} فرمول 3

اگر نتیجه تأیید کمتر از مقدار بالقوه واقعی ترموکوپل با توجه به وضعیت شکل 2 باشد ، تفاوت پتانسیل دمای محیط ترموکوپل نسبت به درجه {1}} است.

برای وضعیت شکل 3 ، با استفاده از قانون هادی واسطه ، ولتاژ پذیرفته شده توسط مولتی متر دیجیتال با دقت بالا:

ez {0}}} ed (t1 ، t3)+eyx (t3 ، t 0) - eyx (t {{11} ، t2) {=}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}})

از نتایج ساعات کار ، اگرچه نقطه انجماد اضافه شد ، اما با اتصال سیم جبران خسارت از نقطه انجماد ، مولتی متر دیجیتال با دقت بالا به صورت معکوس جبران شد. نتیجه نهایی همان شکل 2 است ، جایی که مقدار اندازه گیری شده از مقدار بالقوه واقعی ترموکوپل پایین تر است ، و تفاوت هنوز پتانسیل دمای محیط ترموکوپل نسبت به درجه {2} است.

2. به جای جبران سیم ، استفاده از ترموکوپل را پیشنهاد دهید

در کالیبراسیون ترموکوپل ، سیمهای جبران کننده اغلب برای سیمهای اتصال ترموکوپل های فلزی کم استفاده می شوند ، اما دقت سیم های جبران کننده ترموکوپل به طور کلی زیاد نیست. مطابق با استانداردهای ملی مربوطه ، تحمل سیم های جبران کننده برای ترموکوپل های درجه دقیق 2.5 درجه برای S-couples و 1.5 ± درجه برای k-couples است. این خطای بیش از حد برای کالیبراسیون ترموکوپل ایجاد می کند و ممکن است منجر به نتایج غیرقابل قبول برای ترموکوپل های واجد شرایط شود.

هدف استفاده از سیم های جبران خسارت ترموکوپل در کالیبراسیون ، جبران دما T3 در ترمینال خروجی ترموکوپل به T {1}} مورد نیاز (درجه {2}}) برای کالیبراسیون (همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است). طبق عمل ، برای کالیبراسیون ترموکوپل های فلزی کم هزینه ، یک درجه کار I φ {5}}}. اتصال سیم ترموکوپل 5 میلی متر استفاده می شود ، با قطر سیم انعطاف پذیر ، سیم کشی آسان و کم هزینه. درجه اول ترموکوپل ها ، به عنوان سیم های جبران خسارت ، باید تحت کالیبراسیون قرار بگیرند و مقادیر تصحیح را معرفی کنند ، در غیر این صورت خطاهای (7 {7}}}. {8}}. 5) را معرفی می کنند. برای کالیبراسیون ترموکوپل های فلزی گرانبها (به ویژه ترموکوپل های نوع S و R با طول {{1 0}} mm ، که نمی توان به طور مستقیم در قسمت مرجع اتصال به دلیل سیم های کوتاه آنها قرار گرفت) ، یک سیم ترموکوکوپل φ 0.3 میلی متر (با تحمل سطح 1 درجه یک) آشنای درجه یک) که در درجه یک درجه یک) قرار دارد. سیم های ترموکوپل به قطب های مثبت و منفی ترموکوپل آزمایش شده و اثر بسیار ایده آل است. استفاده از سیم های ترموکوپل برای تأیید ترموکوپل های فلزی گرانبها در واقع ایده آل است ، اما هزینه آن کم نیست. از سیم های جبران کننده متناظر نیز می توان استفاده کرد ، اما باید کالیبره شود و فقط پس از تصحیح مورد استفاده قرار می گیرد ، از اهمیت عملی برخوردار است.

از نظر تئوری ، طبق قانون هادی همگن ترموکوپل ها ، پتانسیل ترموالکتریک یک هادی همگن فقط مربوط به دما در محل اتصال دو انتها است و مستقل از توزیع دما در امتداد الکترود داغ است. بنابراین ترموکوپل به طور مستقیم با یک سیم ترموکوپل متصل می شود ، و دو الکترود ترموکوپل مستقیماً از سیم ترموکوپل تا نقطه انجماد گسترش می یابد ، بدون در نظر گرفتن دمای متوسط ​​T3 (شکل 1 را ببینید).

با استفاده از سیم های جبران کننده برای اتصال ، لازم است که دمای دو انتهای اتصال ترموکوپل در T3 سازگار باشد. با این حال ، در تأیید واقعی ، انتهای آزاد ترموکوپل در انتهای کوره تأیید قرار دارد و درجه حرارت در انتها بسیار زیاد است. تأثیر تابش و انتقال حرارت همرفتی در محیط اطراف قابل توجه است ، و دستیابی به دمای مداوم در انتهای آزاد ترموکوپل تأیید شده دشوار است. بنابراین در فرآیند تأیید ، خطای ناشی از دمای متناقض در انتها در نتایج تأیید ترموکوپل گنجانیده می شود. با اتصال به سیمهای ترموکوپل ، حتی اگر درجه حرارت در انتهای آزاد ترموکوپل سازگار نباشد ، بر نتایج کالیبراسیون تأثیر نمی گذارد.

3 انتخاب و استفاده از سیم های مس

انتهای آزاد ترموکوپل را به نقطه انجماد معرفی کنید و آن را به انتهای اندازه گیری مولتی متر دیجیتال با دقت بالا با استفاده از سیم های مس از نقطه انجماد وصل کنید. برخی از مقررات کالیبراسیون ترموکوپل چنین مقرراتی دارند ، در حالی که برخی دیگر این کار را نمی کنند. با توجه به مقررات تأیید "ترموکوپل های فلزی کم هزینه برای کار" ، صریحاً لازم است که سیم های سرب انتهای مرجع ترموکوپل با استفاده از سیم های مس از همان مواد متصل شوند و تماس باید خوب باشد. اگرچه مقررات تأیید برای "ترموکوپل های فلزی گرانبها برای کار" در نمودار شماتیک اصل تأیید تصریح می کند که انتهای مرجع ترموکوپل باید به سوئیچ تبدیل (سوئیچ جهت دار) وصل شود ، آنها مشخص نمی کنند که از چه نوع سیم سرب استفاده می شود. بنابراین ، برخی از پرسنل جزئیات غیر ضروری را اضافه کرده و از سیم های جبران خسارت استفاده کرده اند (خطاهای ایجاد شده در بالا مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند).

الزامات سیمهای سرب ترمینال مرجع ترموکوپل کاملاً سختگیرانه است. سیمهای متصل به دو قطب ترموکوپل باید با استفاده از همان سیم مسی به دو بخش برش داده شوند و به ترتیب به پایانه های مرجع دو قطب ترموکوپل متصل شوند (مقاومت سیم مس در درجه 2 {1}} باید کمتر از 0.01724 μ Ω · m) باشد. از آنجا که آنها همان سیم مسی نیستند ، اگرچه مقاومت آنها مطابق با الزامات است ، اما بین آنها نیز تفاوت هایی وجود دارد. بنابراین ، این جفت متشکل از دو سیم مس ، پتانسیل ترموالکتریک اضافی را در مدار ترموکوپل تحت تأثیر اختلاف دما تولید می کند. بزرگی این نیروی الکتروموتیک مربوط به تفاوت مواد بین دو سیم مس و اختلاف دما بین دو انتهای سیمهای مس است که خطاهای خاصی را در ترموکوپل مورد آزمایش قرار می دهد.

علاوه بر این ، اتصال بین سیم مسی و ترمینال مرجع الکترود ترموکوپل باید تماس خوبی داشته باشد. ثابت شده است که روش استفاده از دهان ماهی برای گیره هنوز توسط بسیاری از پرسنل کالیبراسیون به طور گسترده اتخاذ شده است. با این حال ، این روش خطایی از {{0}}. 5-1. 0 درجه در مدار تشخیص را معرفی می کند ، و این خطا یک مقدار ثابت نیست ، گاهی اوقات به اندازه کافی برای تأثیرگذاری بر داوری نتایج کالیبراسیون.