Cara Mengukur Termokopel
Gambaran Keseluruhan Suhu dan Termokopel
Suhu adalah tenaga kinetik purata zarah dalam pengukuran sampel objek, yang
unit piawai adalah darjah GG;" Suhu dapat diukur dengan cara yang berbeza, dan biaya dan
ketepatan pengukuran boleh berbeza-beza. Termokopel adalah salah satu sensor suhu yang paling biasa
, kerana termokopel relatif murah dan tepat, dan mempunyai relatif lebar
julat pengukuran.
Apabila terdapat dua kenalan logam yang berbeza, pemasangan titik kontak menghasilkan voltan tanpa beban yang lebih rendah
sebagai fungsi suhu, yang merupakan kesan termoelektrik. Perbezaan suhu adalah
voltan Seebeck, hingga tahun 1821 mendapati fenomena ahli fizik bernama Thomas Seebeck. Voltan ini
tidak linear berkaitan dengan suhu, tetapi dapat didekati sebagai linear untuk kecil
perubahan suhu, atau:
Di mana ΔV adalah perubahan voltan, S adalah pekali Seebeck, dan ΔT adalah perubahan suhu.
Termokopel tersedia dalam pelbagai jenis dan ditentukan dengan huruf yang lebih besar sesuai
konvensyen American National Standards Institute (ANSI). Contohnya, termokopel jenis-J
terdiri daripada konduktor besi dan konduktor aloi tembaga-nikel. Jenis termokopel lain
sertakan B, E, K, N, R, S, dan T.
Cara Mengukur Termokopel
pengetahuan latar belakang
Untuk pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana pengukuran termokopel dibuat, penting untuk difahami
bagaimana termokopel berfungsi. Bahagian pertama dokumen ini akan menerangkan prinsip asas
termokopel, bahagian termokopel yang seterusnya akan menerangkan cara mencapai sambungan
antara instrumen dan bagaimana pengukuran suhu.
Voltan termokopel Seebeck, jika disambungkan terus ke sistem pengukuran, disambungkan ke
sistem pengukuran dan menghasilkan termokopel tambahan. Ini tidak dapat diukur hanya dengan
menghubungkannya ke voltmeter atau sistem pengukuran lain.
Rajah 1. termokopel jenis-J
Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 1, rangkaian menggunakan termokopel jenis-J pada suhu lilin
pengukuran. Dua garis termokopel disambungkan ke terminal tembaga pemerolehan data
peranti. Perhatikan bahawa terdapat tiga sambungan logam dalam litar ini - J1, J2 dan J3. J1 ialah
titik pengukuran termokopel, menghasilkan voltan Seebeck yang sebanding dengan suhu tdia
lilin. Sebagai tambahan, J2 dan J3 masing-masing mempunyai pekali Seebeck mereka sendiri, dan dalam data
terminal pemerolehan akan menghasilkan suhu berkadar dengan voltan perbezaan suhu
, dikenali sebagai voltan sisi sejuk. Untuk menentukan komponen voltan J1, itu adalah
perlu untuk mengetahui suhu kenalan J2 dan J3 dan mengetahui hubungan antara
voltan hubungan dan suhu. Oleh itu, voltan simpang J1 dapat diperoleh dengan
mengurangkan komponen voltan persimpangan parasit J2 dan J3 dari voltan yang diukur.
Termokopel memerlukan rujukan suhu tertentu untuk mengimbangi sisi sejuk
ralat yang dihasilkan. Kaedah yang paling biasa ditetapkan adalah dengan menggunakan sensor suhu yang boleh
baca terus untuk mendapatkan suhu persimpangan rujukan, tolak voltan terminal parasit
komponen. Proses ini, yang dikenali sebagai pampasan simpang sejuk, dapat mempermudah pengiraan kesejukan
pampasan simpang menggunakan ciri beberapa termokopel.
Dengan menggunakan hukum termokopel lapisan peralihan logam dan andaian lain, kita dapat melihatnya
pengukuran sistem perolehan data voltan hanya bergantung pada jenis termokopel,
voltan di terminal pengukuran, dan suhu simpang sejuk. Voltan yang diukur
bebas dari komponen voltan plumbum pengukur dan terminal sejuk J2, J3.
Gambar 2. Undang-undang termokopel lapisan peralihan logam
Pertimbangkan litar pada Rajah 3. Litar ini serupa dengan litar yang dijelaskan dalam Rajah 1
di atas, kecuali bahawa sekeping pendek dawai aloi tembaga-nikel dimasukkan sebelum persimpangan J3.
Semua kenalan berada pada suhu yang sama. Dengan andaian bahawa suhu persimpangan J3 dan J4 adalah
sama, hukum termokopel lapisan peralihan logam menyatakan bahawa litar dalam Rajah 3 adalah
elektrik sama dengan litar dalam Rajah 1. Oleh itu, sebarang hasil litar dari
Gambar 3 dapat digunakan pada rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar.
Rajah 3. Memasukkan konduktor tambahan dalam persekitaran isotermal
Gambar 3, kenalan J2 dan J4 tergolong dalam jenis yang sama (aloi tembaga-nikel); kerana kedua-duanya masuk
persekitaran isotermal, J2 dan J4 adalah suhu yang sama. Kerana arah
semasa dalam litar, J4 menghasilkan voltan positif Seebeck, J2 menghasilkan negatif Seebeck
voltan. Oleh itu, hubungan mengimbangi pengaruh antara satu sama lain, mengukur jumlah voltan adalah
sifar. Kenalan J1 dan J3 adalah kenalan aloi besi-tembaga-nikel. Tetapi suhu mereka mungkin
berbeza, kerana mereka mungkin tidak berada dalam lingkungan isotermal. Kerana mereka berbeza
persekitaran suhu, kenalan J1 dan J3 dapat menghasilkan voltan Seebeck, tetapi ukurannya berbeza
. Untuk mengimbangi simpang sejuk J3, suhu diukur dan digunakan
voltan dikurangkan dari pengukuran termokopel.
Menggunakan simbol VJx (Ty) untuk mewakili voltan yang dihasilkan oleh simpang Jx pada suhu Ty,
masalah termokopel am dipermudahkan seperti berikut:
VMEAS= VJ1(TTC) + VJ3(Trujukan) (2)
Di mana, sistem pemerolehan data VMEAS yang diukur nilai voltan, termokopel persimpangan TTC J1
suhu, Tref mengatakan sisi rujukan suhu.
Perhatikan bahawa dalam formula (2), VJx (Ty) mewakili voltan yang dihasilkan dalam suhu Ty
persekitaran berkenaan dengan suhu rujukan tertentu. Persamaan 2 berlaku selagi VJ1 dan
VJ3 adalah fungsi suhu yang berkaitan dengan suhu rujukan yang sama. Contohnya, NIST
Jadual rujukan termokopel seperti yang dijelaskan di atas dihasilkan dengan hujung rujukan dipegang pada 0
darjah Celsius.
Kerana J3 dan J1 adalah jenis yang sama, tetapi menghasilkan voltan relatif, VJ3 (Tref)=-VJ1 (Tref).
Juga, kerana VJ1 adalah voltan yang dihasilkan oleh ujian jenis termokopel, voltan boleh
dinamakan semula menjadi VTC. Oleh itu, 2-jenis boleh ditulis semula seperti berikut:
VMEAS= VTC(TTC) - VTC(Trujukan) (3)
Oleh itu, dengan mengukur VMEAS dan Tref mengetahui hubungan antara voltan termokopel dan
suhu, anda dapat menentukan suhu sisi pengukuran termokopel.
Terdapat dua teknologi untuk mencapai pampasan simpang sejuk - pampasan perkakasan dan
pampasan perisian. Kedua-dua teknik tersebut memerlukan penggunaan sensor baca langsung untuk mendapatkan
suhu sisi rujukan. Sensor membaca langsung mempunyai input yang hanya ditentukan oleh
suhu takat ukur. Sensor semikonduktor, termistor dan RTD biasanya digunakan
untuk mengukur suhu bahagian rujukan instrumen.
Dengan menggunakan pampasan perkakasan, sumber voltan berubah dapat dimasukkan ke dalam litar untuk dikeluarkan
voltan termoelektrik parasit. Sumber voltan berubah menghasilkan voltan pampasan
sesuai dengan suhu persekitaran, yang ditambahkan pada voltan pembetulan untuk membatalkan
isyarat perbezaan suhu yang tidak diingini. Apabila isyarat parasit ini dikeluarkan, satu-satunya isyarat
diukur oleh sistem pemerolehan data adalah voltan yang diukur dari pengukuran termokopel
. Dalam kes pampasan perkakasan, suhu terminal sistem pemerolehan data adalah
tidak berkorelasi kerana voltan termokopel parasit dalam sistem pemerolehan data telah
dibatalkan. Kelemahan utama pampasan perkakasan adalah bahawa setiap termokopel mesti mempunyai
litar pampasan berasingan dapat ditambahkan untuk membetulkan voltan pampasan, yang akan sangat banyak
meningkatkan kos litar. Dalam keadaan biasa, pampasan perkakasan tidak dihidupkan
ketepatan dan pampasan perisian.
Atau anda boleh memilih untuk menggunakan perisian untuk pampasan simpang sejuk. Selepas menggunakan
sensor bacaan langsung untuk mengukur suhu sisi rujukan, perisian boleh menambahkan yang sesuai
nilai voltan ke voltan yang diukur untuk menghilangkan pengaruh voltan sisi sejuk. Ingat semula
(3) bahawa voltan yang diukur VMEAS sama dengan (termokopel) yang mengukur perbezaan voltan
antara titik penamatan dan simpang sejuk.
Voltan keluaran termokopel sangat tidak linear. Pekali Seebeck berbeza kerana tiga
atau lebih banyak faktor dalam julat suhu operasi beberapa termokopel. Oleh itu, anda mesti menggunakan
polinomial untuk memodelkan voltan berbanding keluk suhu dalam termokopel atau menggunakan carian
kaedah jadual.
Sambungkan termokopel ke instrumen
Bahagian ini menggunakan backplane NI cDAQ-9172 dan modul termokopel siri NI 9211 C sebagai
contoh. Prosedur serupa berlaku untuk menyambungkan termokopel ke instrumen yang berbeza
(lihat Rajah 4).
Peralatan yang diperlukan:
DAQ-9172 Pelan belakang USB berkelajuan tinggi 8-slot untuk NI CompactDAQ
Modul input termokopel NI 9211 empat saluran, 14Sa / s, 24-bit, ∓ 80 milivolt
Termokopel jenis J
Rajah 4. Sistem NI CompactDAQ
NI 9211 mempunyai penyambung terminal skru 10 tiang yang boleh dilepas yang menyediakan sambungan untuk
hingga empat saluran input termokopel. Setiap saluran mempunyai titik sambungan untuk positif
termokopel, TC +, dan sambungan ke terminal negatif, TC-. NI 9211 juga mempunyai persamaan
titik pendawaian, COM. Biasanya port ini disambungkan secara dalaman ke landasan rujukan modul
. Gambar 5 menunjukkan penugasan pendawaian untuk setiap saluran, dan Gambar 6 menunjukkan rajah pendawaian.
Gambar 5. Penugasan terminal
Rajah 6. Gambarajah sambungan
Lihat ukuran anda: NI LabVIEW
Setelah termokopel disambungkan ke peralatan ujian, anda boleh menggunakan grafik LabVIEW
perisian pengaturcaraan untuk memindahkan data ke komputer untuk visualisasi dan analisis.
Gambar 7 menunjukkan contoh memaparkan data suhu yang diukur dalam pengaturcaraan LabVIEW
persekitaran.
Tambah: No. 16, Jalan 3, Zon Industri Sanjiang, Shengzhou, Zhejiang, China
Hubungi: Eric Xie
E-mel:sale@benoelectric.com
Mob: +861598895936
Skype:ericxie123@outlook.com
Wechat& Whatsapp: +8615988295936
Laman web: www.benoindustry.com
