Sådan måler du termoelementer
Oversigt over temperatur og termoelement
Temperatur er den gennemsnitlige kinetiske energi af partiklerne i målingen af objektprøven,
standardenhed er "grad". Temperaturerne kan måles på forskellige måder, og
nøjagtigheden af målingerne kan variere. Termoelementer er en af de mest almindelige temperatursensorer
, fordi termoelementer er relativt billige og nøjagtige og har en relativt bred
måleområde.
Når to forskellige metalkontakter, giver kontaktpunktssamlingen en lavere belastningsspænding
temperatur, som er den termoelektriske effekt. Temperaturforskellen er
Seebeck spændingen, til 1821 fandt fænomenet fysiker Thomas Seebeck navngivet. Denne spænding
er ikke-lineær med hensyn til temperatur, men kan tilnærmes som værende lineær for små
temperaturændringer, eller:
Hvor ΔV er spændingsændringen, er S Seebeck-koefficienten, og ΔT er temperaturændringen.
Termoelementer fås i forskellige typer og specificeres med større bogstaver i henhold til
American National Standards Institute (ANSI)-konventionen. Et termoelement af J-typen
består af en jernleder og en kobber-nikkel legering leder. Andre typer termoelementer
omfatter B, E, K, N, R, S og T.
Sådan måler du termoelementer
baggrundsviden
For at få en bedre forståelse af, hvordan termoelementmålinger foretages, er det vigtigt at forstå
hvordan termoelementer fungerer. I første del af dette dokument redegøres der for de grundlæggende principper for
termoelementer, vil den senere del af termoelementet forklare, hvordan forbindelsen kan opnås
mellem instrumentet, og hvordan temperaturmålingen.
Termoelementet Seebeck-spændingen, hvis den er direkte forbundet til målesystemet, er forbundet til
målesystemet og genererer et ekstra termoelement. Dette kan ikke måles ved blot at
tilslutning til et voltmeter eller et andet målesystem.
Figur 1. Termoelement af J-typen
Som vist i figur 1, kredsløbet ved hjælp af J-type termoelement på stearinlysets temperatur
Måling. To termoelementlinjer er forbundet til kobberterminalerne i dataindsamlingen
Enhed. Bemærk, at der er tre metalforbindelser i dette kredsløb - J1, J2 og J3. J1 er
termoelementmålepunkt, der producerer en Seebeck-spænding, der er proportional med temperaturen påHan
Stearinlys. Derudover har J2 og J3 hver deres Seebeck-koefficient, og i dataene
anskaffelsesterminalen vil producere en temperatur, der er proportional med temperaturforskellens spænding
, kendt som spændingen på den kolde side. For at bestemme spændingskomponenten i J1 er det
nødvendigt at kende temperaturen på J2- og J3-kontakter og kende forholdet mellem
kontaktspænding og temperaturen. Spændingen ved J1-krydset kan således opnås ved at
trække J2- og J3-parasitiske vejkrydsspændingskomponenter fra den målte spænding.
Termoelementer kræver en specifik temperaturreference for at kompensere for den kolde side af
fejl, der er genereret. Den mest almindeligt foreskrevne metode er at bruge en temperatursensor, der kan
aflæses direkte for at opnå referencekrydstemperaturen minus den parasitære terminalspænding
Komponent. Denne proces, der kaldes kompensation for koldt vejkryds, kan forenkle beregningen af
vejkrydskompensation ved hjælp af nogle termoelementers karakteristika.
Ved at bruge termoelementloven i metalovergangslaget og andre antagelser kan vi se, at
målingen af spændingsdataindsamlingssystemet afhænger kun af typen af termoelement,
spændingen ved måleterminalen og den kolde vejkrydstemperatur. Den målte spænding
er uafhængig af spændingskomponenterne i måleledningerne og de kolde terminaler J2, J3.
Figur 2. Metallisk overgangslag termoelement lov
Overvej kredsløbet i figur 3. Dette kredsløb svarer til det kredsløb, der er beskrevet i figur 1
ovenfor, bortset fra at der indsættes et kort stykke kobber-nikkellegeringstråd før J3-krydset.
Alle kontakter er ved samme temperatur. Hvis det antages, at J3- og J4-krydsets temperaturer er
det samme, hedder det i loven om termoelement i metalovergangslaget, at kredsløbet i figur 3 er
elektrisk det samme som kredsløbet i figur 1. Derfor er ethvert af resultaterne af kredsløbet af
Fig. 3 kan påføres det kredsløb, der er vist i fig.
Figur 3. Indsættelse af en ekstra leder i et isotermisk miljø
Figur 3,J2- og J4-kontakter tilhører samme type (kobber-nikkellegering); fordi de to er i
et isotermisk miljø, J2 og J4 er den samme temperatur. På grund af retningen af
strøm i kredsløbet, producerer J4 en Seebeck positiv spænding, J2 producerer en Seebeck negativ
Spænding. Derfor opvejer kontakten hinandens indflydelse, og måling af den samlede spænding er
Nul. J1 og J3 kontakter er jern-kobber-nikkel legering kontakter. Men deres temperaturer kan være
forskellige, da de måske ikke befinder sig i et isotermisk miljø. Fordi de er i forskellige
temperaturmiljøer, kan J1- og J3-kontakter producere Seebeck-spænding, men størrelsen er anderledes
. For at kompensere for det kolde kryds J3 måles temperaturen, og den påførte
trækkes fra termoelementmålingen.
Brug af VJx (Ty)-symbolet til at repræsentere spændingen genereret af Jx-krydset ved Ty-temperaturen,
det generelle termoelementproblem forenkles på følgende måde:
V1984 19= VJ1(TTc) + VJ3(TRef) (2)
Hvor, VMEAS dataindsamling system, at den målte spændingsværdi, TTC J1 krydset termoelement
temperatur, Tref sagde reference side af temperaturen.
Bemærk, at VJx (Ty) i formlen (2) repræsenterer den spænding, der genereres i en Ty-temperatur
miljø med hensyn til en bestemt referencetemperatur. Ligning 2 holder, så længe VJ1 og
VJ3 er temperaturfunktioner relateret til den samme referencetemperatur. En NIST
termoelementreferencetabel som beskrevet ovenfor genereres med referenceenden på 0
grader Celsius.
Fordi J3 og J1 er af samme type, men producerer relative spændinger, VJ3 (Tref) = -VJ1 (Tref).
Da VJ1 også er den spænding, der genereres af termoelementtypetesten, kan spændingen
omdøbt til VTC. Derfor kan 2-type omskrives på følgende måde:
V1984 19= VTc(TTc) - VTc(TRef) (3)
Ved at måle VMEAS og Tref kender vi derfor forholdet mellem termoelementspændingen og
temperaturen, kan du bestemme temperaturen på termoelementmålingssiden.
Der er to teknologier til at opnå kompensation for koldt vejkryds - hardwarekompensation og
softwarekompensation. Begge teknikker kræver brug af en direkte aflæst sensor for at opnå
reference-side temperatur. Direkte aflæsningssensoren har en indgang, der kun bestemmes af
målepunktets temperatur. Halvledersensorer, termistorer og RTD'er anvendes ofte
for at måle temperaturen på instrumentets referenceside.
Ved hjælp af hardwarekompensation kan der indsættes en variabel spændingskilde i kredsløbet for at fjerne
den parasitære termoelektriske spænding. Den variable spændingskilde genererer en kompensationsspænding
i henhold til omgivelsestemperaturen, som tilsættes korrektionsspændingen for at annullere
uønsket temperaturforskelssignal. Når disse parasitære signaler fjernes, er det eneste signal
målt ved dataopsamlingssystemet, måles spændingen fra termoelementmålingen
. I tilfælde af hardwarekompensation er temperaturen på dataindsamlingssystemterminalen
overensstemmelse, fordi den parasitære termoelementspænding i dataindsamlingssystemet er blevet
Annulleret. Den største ulempe ved hardwarekompensation er, at hvert termoelement skal have en
separat kompensationskredsløb kan tilføjes for at korrigere kompensationsspændingen, hvilket i høj grad vil
øge omkostningerne ved kredsløbet. Under normale omstændigheder er hardwarekompensationen ikke
nøjagtigheden og softwarekompensationen.
Eller du kan vælge at bruge softwaren til kompensation for koldt vejkryds. Efter brug af
direkte aflæsningssensor til måling af referencesidens temperatur, kan softwaren tilføje en passende
spændingsværdi til den målte spænding for at eliminere påvirkningen af spændingen på den kolde side. Husker
(3) at den målte spænding VMEAS er lig med (termoelement), der måler spændingsforskellen
mellem termineringspunktet og det kolde vejkryds.
Termoelementudgangsspændingen er meget ikke-lineær. Seebeck-koefficienten varierer på grund af tre
eller flere faktorer i nogle termoelementers driftstemperaturområde. Du skal derfor bruge
polynomium til at modellere spændings- versus temperaturkurven i et termoelement eller bruge opslaget
tabelmetode.
Tilslut termoelementet til instrumentet
I dette afsnit bruges NI cDAQ-9172-bagplanet og NI 9211 C-seriens termoelementmodul som
Eksempel. En lignende procedure gælder for tilslutning af termoelementer til forskellige instrumenter
(se figur 4).
Påkrævet udstyr:
DAQ-9172 8-slot højhastigheds USB-backplan til NI CompactDAQ
NI 9211 fire-kanals, 14Sa / s, 24-bit, ∓ 80 millivolt termoelement input modul
J type termoelement
Figur 4. NI CompactDAQ-system
NI 9211 har et 10-polet, aftageligt skrueterminalstik, der giver tilslutninger til
op til fire termoelementindgangskanaler. Hver kanal har et forbindelsespunkt for den positive
termoelement, TC +, og en forbindelse til den negative terminal, TC-. NI 9211 har også en fælles
ledningspunkt, KOM. Normalt er denne port internt forbundet med modulets referenceområde
. Figur 5 viser ledningstildelingerne for hver kanal, og figur 6 viser ledningsdiagrammet.
Figur 5. Terminaltildeling
Figur 6. Forbindelsesdiagram
Se dine målinger: NI LabVIEW
Nu, hvor termoelementet er tilsluttet testudstyret, kan du bruge LabVIEW grafisk
programmeringssoftware til at overføre dataene til computeren til visualisering og analyse.
Figur 7 viser et eksempel på visning af de målte temperaturdata i LabVIEW-programmeringen
Miljø.
Tilføj: Nr. 16, Road 3, Sanjiang Industry Zone, Shengzhou, Zhejiang, Kina
Kontakt:Eric Xie
E-mail:sale@benoelectric.com
Mob: +861598895936
Skype:ericxie123@outlook.com
Wechat & Whatsapp: +8615988295936
Websted:www.benoindustry.com
