การใช้สายชดเชยเทอร์โมคัปเปิลอย่างถูกต้องในการวัดอุณหภูมิ

สายชดเชยเทอร์โมคัปเปิลถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการวัดอุณหภูมิเทอร์โมคัปเปิล หากคุณเข้าใจหลักการฟังก์ชั่นวิธีการและข้อควรระวังของสายชดเชยเทอร์โมคัปเปิ้ลคุณสามารถใช้ฟังก์ชั่นของสายชดเชยเทอร์โมคัปเปิ้ลได้อย่างเต็มที่มิฉะนั้นจะย้อนกลับ ในการผลิตอุตสาหกรรมแม้ว่าเทอร์โมคัปเปิลจะถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิสำหรับการวัดอุณหภูมิและการควบคุมและผู้คนก็คุ้นเคยกับพวกเขาหากวิธีการใช้งานที่ถูกต้องไม่ได้ให้ความสนใจ แต่อาจทำให้เกิดการเบี่ยงเบนอย่างมีนัยสำคัญในการวัดอุณหภูมิและการควบคุมและในกรณีที่รุนแรงทำให้เกิดการสูญเสียทางเศรษฐกิจโดยตรง ดังนั้นควรดำเนินการอย่างจริงจัง
1, แนะนำหลักการวัดอุณหภูมิของเทอร์โมคัปเปิล
วงจรประกอบด้วยวัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกันสองชนิด A และ B เรียกว่าเทอร์โมคัปเปิล A. จุดติดต่อที่เชื่อมต่อที่ปลายทั้งสองของวัสดุ B แสดงโดย J1 และ J2 ตามลำดับ หากอุณหภูมิ T1 และ T2 ของจุดสัมผัสของ J1 และ J2 แตกต่างกันศักยภาพไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นในวงจรซึ่งมักจะเรียกว่าศักยภาพเทอร์โมอิเล็กทริก เมื่อวัสดุของ B - เวลาขนาดของความเทอร์โมอิเล็กทริกขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่าง T1 และ T2 ซึ่งแสดงโดยสูตรเป็น
EAB (T1, T2)=EAB (T1)+EBA (T2)=EAB (T1) -EAB (T2) (1)
ในสูตร: วัสดุ EAB (T1, T2) เป็นเทอร์โมคัปเปิลของ B มีความแตกต่างที่มีศักยภาพเทอร์โมอิเล็กทริกระหว่างอุณหภูมิทางแยก T1 และ T2
EAB (T1) - ศักยภาพที่จุด B เมื่ออุณหภูมิคือ T1
EAB (T2), EBA (T1) - A ศักยภาพที่จุด B อุณหภูมิ T2 เท่ากับขนาดและตรงข้ามในเครื่องหมาย
เพื่อรวมวัสดุเทอร์โมคัปเปิ้ลและสร้างมาตรฐานพวกเขามาตรฐานระดับชาติที่เกี่ยวข้องได้กำหนดองค์ประกอบของวัสดุเทอร์โมคัปเปิลส่วนประกอบของความบริสุทธิ์ B และจัดทำรูปแบบการรวมกันของวัสดุ B มีชื่อด้วยตัวอักษรเดียว แสดงที่นี่เป็น t 0 และตารางการสอบเทียบเทอร์โมคัปเปิ้ลประเภทต่าง ๆ ทำขึ้นเพื่อการอ้างอิงและการคำนวณที่ง่าย
เมื่อเปรียบเทียบกับรูปแบบในรูปที่ 1 สูตร (1) จะถูกเปลี่ยนเป็น
eAb (ti, t2)=eab (t1, t 0)-eAb (t2, t 0) (2)
สูตร (2) เป็นสูตรที่ใช้งานได้จริงที่เราใช้ในปัจจุบันตราบใดที่เรารู้ T1 T2, EAB (TI, T 0) และ EAB (T2, T 0) จากตารางสำเร็จการศึกษา
สายชดเชยเทอร์โมคัปเปิลสองสาย
ประการแรกลองวิเคราะห์กฎหมายตัวนำการเชื่อมต่อและกฎหมายอุณหภูมิระดับกลางของเทอร์โมคัปเปิล
ในการใช้งานจริงมีระยะห่างระหว่างการวัดและการควบคุมเครื่องมือและเทอร์โมคัปเปิลเสมอ วัสดุ C และ D อยู่ตรงกลางยังเป็นวัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกันสองชนิด ตามกฎหมายของตัวนำระดับกลางในเทอร์โมคัปเปิลการแสดงออกของ EZ ที่มีศักยภาพทั้งหมดที่วัดได้สามารถได้รับดังนี้:
EZ=eAB (T1, T3)+ECD (T3, T2) (3)
สมการ (3) เป็นกฎของตัวนำการเชื่อมต่อเทอร์โมคัปเปิล หากการเชื่อมต่อไม่ได้อยู่ในส่วนเดียว EZ ที่มีศักยภาพทั้งหมดจะเป็นผลรวมของแต่ละส่วน ในการวัดเราหวังว่าศักยภาพทั้งหมดที่จุดสิ้นสุดการวัดคือเทอร์โมคัปเปิล EAB (T1, T2) ซึ่งสะดวกสำหรับการควบคุมการวัดเครื่องมือเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดศักยภาพเพิ่มเติมจากการเชื่อมต่อระดับกลาง นิพจน์คือ:
EAB (T1, T2)=EZ=EAB (T1, T3)+EAB (T3, T2) (4)
ในสมการ (4), T3 เรียกว่าอุณหภูมิกลางดังนั้นจึงเป็นที่รู้จักกันว่ากฎของอุณหภูมิกลาง สิ่งนี้ต้องการให้เราค้นหาซีดีวัสดุบางอย่างลักษณะของเขาคือ:
ECD (T3, T2)=EAB (T3, T2) (5)
วัสดุที่ตรงกับสมการ (5) เรียกว่าลวดชดเชยของเทอร์โมคัปเปิล เนื่องจากมีเทอร์โมคัปเปิลหลายประเภทจึงมีสายชดเชยเทอร์โมคัปเปิ้ลหลายประเภท
3, ข้อผิดพลาดทั่วไปในการใช้สายชดเชยและข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้น
1. เชื่อมต่อขั้วบวกและลบของลวดชดเชยเทอร์โมคัป
หากเสาบวกและลบของลวดชดเชยเทอร์โมคัปเปิลเชื่อมต่อกันในด้านหลังกับขั้วบวกและลบของเทอร์โมคัปเปิลและเสาบวกและลบของเทอร์โมคัปเปิลนั้นเชื่อมต่ออย่างถูกต้องกับเสาบวกและลบของเครื่องมือ ข้อผิดพลาดนี้ค่อนข้างธรรมดาในแอปพลิเคชันเนื่องจากหลังจากการเชื่อมต่อแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของวัตถุที่ควบคุมนั้นสอดคล้องกับเครื่องมือแสดงผล นอกจากนี้ผลิตภัณฑ์ลวดชดเชยเทอร์โมคัปเปิลจำนวนมากในปัจจุบันมีการติดฉลากที่ไม่ได้มาตรฐานทำให้ยากที่จะแยกแยะ ผู้ผลิตบางรายอาจติดฉลากสีไม่ถูกต้อง ด้านล่างเป็นการวิเคราะห์ข้อผิดพลาดที่เกิดจากสถานการณ์นี้
หากเชื่อมต่ออย่างถูกต้องค่าเทอร์โมอิเล็กทริกทั้งหมดที่ได้รับจากเครื่องมือคือ
ez=ek (ti, t3)+ekx (t3, t2)=ek (t1, t3)+ek (t3, t2)=ek (t1, t2) (6) (6)
เนื่องจากข้อผิดพลาดในการเชื่อมต่อตามกฎหมายของตัวนำระดับกลางศักยภาพของเทอร์โมอิเล็กทริกทั้งหมดที่ได้รับจากเครื่องมือคือ
ez=ek (t1, t3)+ekx (t3, t2) (7)
สำหรับสายชดเชย KX Extended มี
e'kx (t3, t2) =- ekx (t3, t2) =-- ek (t3, t2) (8)
คำนวณข้อผิดพลาดที่เกิดจากค่าการวัดเครื่องมือ
ez'-ez=ek (t1, t3) -ek (t3, t2) -ek (t1, t3) -ek (t3, t2) =-2 ek (t3, t2) (9)
อุณหภูมิใกล้กับเตาอุตสาหกรรมทั่วไปสูงกว่าอุณหภูมิอย่างน้อย 8 องศาในห้องควบคุม ดังนั้นข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นคือค่าชดเชยสองเท่าของลวดชดเชย สำหรับเทอร์โมคัปเปิลชนิด K ค่าที่เป็นไปได้โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 40C/(μ V) และอุณหภูมิที่วัดได้จะต่ำกว่าอุณหภูมิจริงประมาณ 16 องศา หากอุณหภูมิควบคุมถูกตั้งค่าที่ 600 องศาอุณหภูมิที่แท้จริงควรอยู่ที่ประมาณ 616 องศา
จากการวิเคราะห์ข้างต้นจะเห็นได้ว่าเมื่อเสาบวกและลบของลวดชดเชยเทอร์โมคัปเปิ้ลกลับด้านจะไม่เพียง แต่ล้มเหลวในการชดเชย แต่ยังเพิ่มข้อผิดพลาดเป็นสองเท่าเมื่อเทียบกับการไม่เชื่อมต่อลวดชดเชย ดังนั้นจึงต้องคำนึงถึงขั้วของลวดชดเชยเมื่อเชื่อมต่อ
2. แบบจำลองลวดชดเชยที่ใช้ไม่ถูกต้อง
หากลวดชดเชยชนิดเดียวกันถูกจับคู่กับเทอร์โมคัปเปิลชนิดเดียวกันข้อผิดพลาดจะยังคงเกิดขึ้นหากสายการชดเชยประเภทที่เลือกไม่ถูกต้อง สมมติว่ามีการใช้เทอร์โมคัปเปิลประเภท S จะเลือกลวดชดเชย KX ของเทอร์โมคัปเปิลชนิด K
ตามกฎหมายของตัวนำระดับกลางศักยภาพเทอร์โมอิเล็กทริกทั้งหมดที่ได้รับจากเครื่องมือคือ
e'z (t1, t2)=es (t1, t3)+ekx (t3, t2) (10)
หากใช้ S-type wire sc ถูกใช้อย่างถูกต้องโดยไม่พิจารณาข้อผิดพลาดในตัวเองของลวดชดเชยศักยภาพทั้งหมดที่วัดโดยเครื่องมือคือ EZ (T1, T2)=es (T1, T3)+ES (T3, T2) (11)
เนื่องจากการเลือกลวดชดเชยที่ไม่ถูกต้องค่าการวัดของเครื่องมือส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดดังแสดงในสมการ (10) - (11)
ez'-ez=ekx (t3, t2) -es (t3, t2) (12)
หากอุณหภูมิการทำงานของเทอร์โมคัปเปิลชนิด S-type คือ 900 องศาและอุณหภูมิแวดล้อมในห้องควบคุมคือ 25 องศายังคงเป็นไปตาม t 3-- t 2==8 องศาตรวจสอบตารางการปรับเทียบ S-pair และ k-pair แยกกันและรับความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น
EKX (T3, T2) -ES (T3, T2) =0. 278MV
อุณหภูมิที่วัดโดยเครื่องมือสูงกว่าอุณหภูมิจริง หากเครื่องมือถูกควบคุมที่ 900 องศาค่าจริงจะอยู่ที่ 875.1 องศาเท่านั้นโดยมีข้อผิดพลาด 24.9 องศา
หากขั้วกลับด้านกลับมาอีกครั้งในสถานการณ์ข้างต้นค่าการวัดเครื่องมือจะสูงขึ้น เมื่อเครื่องมือแสดง 900 องศาอุณหภูมิจริงคือ 933.2 องศาโดยมีข้อผิดพลาด 33.2 องศา
3. สายชดเชยการผสมกับสายธรรมดา
ในการใช้งานจริงมักพบว่าสายไฟธรรมดาใช้ในการเชื่อมต่อสายชดเชยเนื่องจากความยาวไม่เพียงพอหรือส่วนของสายไฟธรรมดาเชื่อมต่อหลังจากลวดชดเชยเสีย
4 ข้อควรระวังในการใช้สายชดเชย
1. การเลือกสายชดเชย
ต้องเลือกลวดชดเชยอย่างถูกต้องตามประเภทของเทอร์โมคัปเปิลที่ใช้และโอกาสที่ใช้
2. การเชื่อมต่อติดต่อ
พยายามรักษาอุณหภูมิของจุดสัมผัสทั้งสองให้ใกล้เคียงกับเทอร์โมคัปเปิล อุณหภูมิที่จุดเชื่อมต่อที่มีขั้วเครื่องมือควรใกล้เคียงที่สุด ในพื้นที่ที่มีพัดลมในตู้เครื่องมือควรได้รับการปกป้องจุดสัมผัสเพื่อป้องกันไม่ให้พัดลมพัดไปยังจุดสัมผัสโดยตรง
3. ใช้ความยาว
เนื่องจากสัญญาณของเทอร์โมคัปเปิลต่ำมากในระดับไมโครโวลต์หากใช้ในระยะไกลการลดทอนสัญญาณและการรบกวนทางไฟฟ้าที่แข็งแกร่งในสภาพแวดล้อมอาจทำให้เกิดการบิดเบือนของสัญญาณเทอร์โมคัปเปิ้ลทำให้เกิดการวัดและควบคุมอุณหภูมิที่ไม่ถูกต้อง ในกรณีที่รุนแรงความผันผวนของอุณหภูมิอาจเกิดขึ้นระหว่างการควบคุม จากประสบการณ์มักจะดีกว่าที่จะควบคุมความยาวของลวดชดเชยเทอร์โมคัปเปิ้ลภายใน 15 เมตร หากเกิน 15 เมตรขอแนะนำให้ใช้เครื่องส่งสัญญาณอุณหภูมิเพื่อส่งสัญญาณ ตัวส่งอุณหภูมิจะแปลงค่าที่เป็นไปได้ที่สอดคล้องกับอุณหภูมิเป็นกระแสไฟฟ้าโดยตรงสำหรับการส่งและมีความสามารถในการต่อต้านการแทรกแซงที่แข็งแกร่ง