Hvordan måle termoelement
Oversikt over temperatur og termoelement
Temperatur er den gjennomsnittlige kinetiske energien til partiklene i objektprøvemålingen,
standardenheten er "grad". Temperaturer kan måles på forskjellige måter, og kostnadene og
nøyaktigheten til målingene kan variere. Termoelement er en av de vanligste temperatursensorene
, fordi termoelementene er relativt billige og nøyaktige, og har en relativt bred
måleområdet.
Når to forskjellige metallkontakter, gir kontaktpunktenheten en lavere ikke-belastningsspenning
som en funksjon av temperatur, som er den termoelektriske effekten. Temperaturforskjellen er
Seebeck spenningen, til 1821 fant fenomenet fysiker Thomas Seebeck oppkalt. Denne spenningen
er ikke-lineær med hensyn til temperatur, men kan være tilnærmet som lineær for små
temperaturendringer, eller:
Der ΔV er spenningsendringen, er S Seebeck-koeffisienten, og ΔT er temperaturendringen.
Termoelementer er tilgjengelige i en rekke typer og er spesifisert i større bokstaver i henhold til
konvensjonen american National Standards Institute (ANSI). For eksempel, en J-type termoelement
består av en jernleder og en kobber-nikkel legering leder. Andre typer termoelementer
inkluderer B, E, K, N, R, S og T.
Hvordan måle termoelement
bakgrunnskunnskap
For en bedre forståelse av hvordan termoelementmålinger gjøres, er det viktig å forstå
hvordan termoelement fungerer. Den første delen av dette dokumentet vil forklare de grunnleggende prinsippene for
termoelementene, vil den senere delen av termoelementet forklare hvordan du oppnår forbindelsen
mellom instrumentet og hvordan temperaturmålingen.
Termoelementet Seebeck-spenningen, hvis den er koblet direkte til målesystemet, er koblet til
målesystemet og genererer en ekstra termoelement. Dette kan ikke måles bare ved å
koble den til et voltmeter eller et annet målesystem.
Figur 1. J-type termoelement
Som vist i figur 1, vil kretsen ved hjelp av J-type termoelement på lystemperaturen
Måling. To termoelementlinjer er koblet til kobberterminalene i datainnsamlingen
Enheten. Merk at det er tre metalltilkoblinger i denne kretsen - J1, J2 og J3. J1 er
termoelementmålingspunkt, som produserer en Seebeck-spenning proporsjonal med temperaturen på tHan
Stearinlys. I tillegg har J2 og J3 hver sin egen Seebeck-koeffisient, og i dataene
oppkjøpsterminalen vil gi en temperatur proporsjonal med temperaturforskjellsspenningen
, kjent som kaldsidespenningen. For å bestemme spenningskomponenten i J1, er det
nødvendig å kjenne temperaturen på J2- og J3-kontaktene og kjenne forholdet mellom
kontaktspenning og temperatur. Dermed kan spenningen i J1-krysset oppnås ved å
trekke J2 og J3 parasittiske koblingsspenningskomponenter fra den målte spenningen.
Termoelementer krever en bestemt temperaturreferanse for å kompensere for den kalde siden av
feil generert. Den mest foreskrevne metoden er å bruke en temperatursensor som kan
direkte leses for å oppnå referansekoblingstemperaturen, minus den parasittiske terminalspenningen
Komponent. Denne prosessen, kjent som kald knutepunkt kompensasjon, kan forenkle beregningen av kaldt
knutepunktkompensasjon ved hjelp av egenskapene til noen termoelement.
Ved å bruke termoelementloven til metallovergangslaget og andre forutsetninger, kan vi se at
målingen av spenningsdatainnsamlingssystemet avhenger bare av typen termoelement,
spenningen ved måleterminalen og den kalde koblingstemperaturen. Den målte spenningen
er uavhengig av spenningskomponentene i måleledningene og de kalde terminalene J2, J3.
Figur 2. Metallisk overgang lag termoelement lov
Vurder kretsen i figur 3. Denne kretsen ligner på kretsen som er beskrevet i figur 1
ovenfor, bortsett fra at et kort stykke kobber-nikkellegeringsledning er satt inn før J3-krysset.
Alle kontakter har samme temperatur. Forutsatt at J3- og J4-koblingstemperaturene er
det samme, sier metallovergangslaget termoelement lov at kretsen i figur 3 er
det samme som kretsen i figur 1. Derfor, noen av resultatene av kretsen av
Fig. 3 kan påføres kretsen som vises i fig.
Figur 3. Sette inn en ekstra leder i et isotermisk miljø
Figur 3, J2 og J4 kontakter tilhører samme type (kobber-nikkel legering); fordi de to er i
et isotermisk miljø, J2 og J4 er samme temperatur. På grunn av retningen på
strøm i kretsen, produserer J4 en Seebeck positiv spenning, produserer J2 en Seebeck negativ
Spenning. Derfor motveide kontakten påvirkning av hverandre, måle den totale spenningen er
Null. J1- og J3-kontakter er kontakter for jernkobber-nikkellegering. Men deres temperaturer kan være
forskjellige, da de kanskje ikke er i et istermisk miljø. Fordi de er i forskjellige
temperaturmiljøer, J1- og J3-kontakter kan produsere Seebeck-spenning, men størrelsen er forskjellig
. For å kompensere for det kalde krysset J3 måles temperaturen og den påførede
spenningen trekkes fra termoelementmålingen.
Bruk VJx (Ty)-symbolet til å representere spenningen som genereres av Jx-krysset ved Ty-temperatur,
det generelle termoelementproblemet forenkles på følgende måte:
VMÅL OG MÅL= VJ1 (andre personer)(TTc) + VLeilighet i S(TRef) (2)
Hvor, VMEAS datainnsamlingssystem som den målte spenningsverdien, TTC J1-koblingstermoelementet
temperatur, sa Tref referansesiden av temperaturen.
Vær oppmerksom på at I formelen (2) representerer VJx (Ty) spenningen som genereres i en Ty-temperatur
miljø med hensyn til en viss referansetemperatur. Lignings 2 holder så lenge VJ1 og
VJ3 er temperaturfunksjoner knyttet til samme referansetemperatur. For eksempel en NIST
referansetabellen for termoelement som beskrevet ovenfor, genereres med referanseslutt holdt ved 0
grader Celsius.
Fordi J3 og J1 er av samme type, men produserer relative spenninger, VJ3 (Tref) = -VJ1 (Tref).
Også fordi VJ1 er spenningen som genereres av termoelementtypetesten, kan spenningen
omdøpt til VTC. Derfor kan 2-type skrives på nytt som følger:
VMÅL OG MÅL= VTc(TTc) - VTc(TRef) (3)
Derfor, ved å måle VMEAS og Tref vet forholdet mellom termoelementspenningen og
temperaturen, kan du bestemme temperaturen på termoelementmålingssiden.
Det finnes to teknologier for å oppnå kompensasjon for kaldt veikryss - maskinvarekompensasjon og
programvarekompensasjon. Begge teknikkene krever bruk av en direktelest sensor for å oppnå
referanse-side temperatur. Den direktelesingssensoren har en inngang som bare bestemmes av
temperaturen på målepunktet. Halvledersensorer, termistorer og RTD-er brukes ofte
for å måle temperaturen på referansesiden av instrumentet.
Ved hjelp av maskinvarekompensasjon kan en variabel spenningskilde settes inn i kretsen for å fjerne
den parasittiske termoelektriske spenningen. Den variable spenningskilden genererer en kompensasjonsspenning
i henhold til omgivelsestemperaturen, som legges til korreksjonsspenningen for å avbryte
uønsket temperaturforskjellssignal. Når disse parasittiske signalene fjernes, vil det eneste signalet
måles ved datainnsamlingssystemet er spenningen målt fra termoelementmålingen
. Ved maskinvarekompensasjon er temperaturen på datainnsamlingssystemterminalen
ukorrelert fordi den parasittiske termoelementspenningen i datainnsamlingssystemet er
Avbrutt. Den største ulempen med maskinvarekompensasjon er at hver termoelement må ha en
separat kompensasjonskrets kan legges til for å korrigere kompensasjonsspenningen, noe som i stor grad vil
øke kostnadene for kretsen. Under normale omstendigheter er maskinvarekompensasjonen ikke på
nøyaktigheten og programvarekompensasjonen.
Eller du kan velge å bruke programvaren for kaldt veikryss kompensasjon. Etter at du har brukt
direktelesingssensoren for å måle referansesidetemperaturen, kan programvaren legge til en passende
spenningsverdien til den målte spenningen for å eliminere påvirkningen av kaldt sidespenningen. Husker
(3) at den målte spenningen VMEAS er lik (termoelement) som måler spenningsforskjellen
mellom termineringspunktet og det kalde krysset.
Termoelementutgangsspenningen er svært ikke-lineær. Seebeck-koeffisienten varierer på grunn av tre
eller flere faktorer i driftstemperaturområdet til noen termoelementer. Derfor må du bruke
et polynom for å modellere spenningen versus temperaturkurven i et termoelement eller bruke oppslags-
tabellmetoden.
Koble termoelementet til instrumentet
Dette avsnittet bruker NI cDAQ-9172-bakflyet og termoelementmodulen i NI 9211 C-serien som en
Eksempel. En lignende prosedyre gjelder for tilkobling av termoelementer til forskjellige instrumenter
(se figur 4).
Nødvendig utstyr:
DAQ-9172 8-spors høyhastighets USB-bakfly for NI CompactDAQ
NI 9211 firekanals, 14Sa / s, 24-bit, ∓ 80 millivolt termoelement inngangsmodul
J type termoelement
Figur 4. NI CompactDAQ-system
NI 9211 har en 10-polet, avtakbar skrueklemmekontakt som gir tilkoblinger for
opptil fire termoelementinngangskanaler. Hver kanal har et koblingspunkt for den positive
termoelement, TC +, og en tilkobling til den negative terminalen, TC-. NI 9211 har også en felles
ledningspunkt, COM. Normalt er denne porten internt koblet til referansebakken til modulen
. Figur 5 viser ledningstilordningene for hver kanal, og figur 6 viser koblingsskjemaet.
Figur 5. Terminal tildeling
Figur 6. Koblingsdiagram
Se målene dine: NI LabVIEW
Nå som termoelementet er koblet til testutstyret, kan du bruke LabVIEW grafiske
programmeringsprogramvare for å overføre dataene til datamaskinen for visualisering og analyse.
Figur 7 viser et eksempel på å vise de målte temperaturdataene i LabVIEW-programmeringen
Miljø.
Legg til: No. 16, Road 3, Sanjiang Industry Zone, Shengzhou, Zhejiang, Kina
Ansvarlig:Eric Xie
E-post:sale@benoelectric.com
Mob: +861598895936
Skype:ericxie123@outlook.com
Wechat & Whatsapp: +8615988295936
Nettsted:www.benoindustry.com
