熱電対の測定方法
温度と熱電対の概要
温度は、対象試料測定における粒子の平均運動エネルギーであり、
標準単位は「度」です。温度は、さまざまな方法で測定することができ、コストと
測定の精度は異なる場合があります。熱電対は最も一般的な温度センサの1つです
熱電対は比較的安価で正確であり、比較的広い
測定範囲。
2つの異なる金属接点が常に、接触点アセンブリは低い無負荷電圧を生成する
熱電効果である温度の関数として。温度差は
1821年にゼーベック電圧は、物理学者トーマス・ゼーベックの名前の現象を発見しました。この電圧
温度に対して非線形であるが、小さい場合は線形であると近似することができる
温度の変化、または:
ここでΔVは電圧変化、Sはゼーベック係数、ΔTは温度変化です。
熱電対は様々なタイプで利用でき、次に従って大きい文字で指定される
米国規格協会(ANSI)条約を制定しました。例えば、J型熱電対
鉄の導体および銅ニッケル合金の導体から成っている。その他のタイプの熱電対
B、E、K、N、R、S、およびTを含む。
熱電対の測定方法
背景知識
熱電対測定の方法をよりよく理解するには、理解することが重要です。
熱電対の仕組み。このドキュメントの最初の部分では、次の基本原則について説明します。
熱電対、熱電対の後半の部分は、接続を達成する方法を説明します
器械とどのように温度測定の間。
熱電対ゼーベック電圧は、測定システムに直接接続されている場合は、
測定システムおよび付加的な熱電対を発生させる。これは単純に測定することはできません
電圧計または他の測定システムに接続します。
図 1.J型熱電対
図1に示すように、ろうそく温度にJ型熱電対を用いた回路
測定。2本の熱電対線がデータ取得の銅端子に接続されている
デバイス。この回路には、J1、J2、J3の3つの金属接続があることに注意してください。J1は、
熱電対測定点、tの温度に比例したゼーベック電圧を生成する彼
キャンドル。さらに、J2とJ3はそれぞれ独自のゼーベック係数を持ち、データ
取得端子は温度差電圧に比例した温度を生成します
は、コールドサイド電圧と呼ばれます。J1の電圧成分を決定するためには、次の
J2とJ3の接点の温度を知り、両者の関係を知るために必要
接触電圧と温度。これにより、J1接合部の電圧は、
測定された電圧からJ2およびJ3寄生接合電圧成分を差し引く。
熱電対は、冷たい側を補うために特定の温度参照を必要とします
エラーが生成されました。最も一般的に規定される方法は、温度センサを使用することです。
参照接合温度を得るために直接読み込み、寄生端子電圧を差し引いたもの
コンポーネント。このプロセスは、コールドジャンクション補償と呼ばれ、コールドの計算を簡素化できます。
いくつかの熱電対の特性を使用した接合補償。
金属遷移層の熱電対則やその他の仮定を用いることで、
電圧データ集録システムの測定は熱電対のタイプにのみ依存し、
測定端子の電圧と、冷接合温度を示します。測定された電圧
は、測定リード線と冷端子J2,J3の電圧成分とは無関係である。
図 2.金属遷移層熱電対則
図 3 の回路を考えてみましょう。この回路は図1に示した回路と似ています。
上記の場合、J3接合部の前に銅-ニッケル合金線の短い部分が挿入されることを除いて。
すべての接点は同じ温度です。J3 と J4 の接合温度が
同じ、金属遷移層熱電対則は、図3の回路が
図1の回路と同じ電気的に。したがって、回路の結果のいずれか
図3は図3に示す回路に適用することができる。
図 3.等温環境での追加導体の挿入
図3、J2およびJ4接点は同じタイプ(銅ニッケル合金)に属する。2つは
等温環境、J2とJ4は同じ温度です。の方向のために
回路内の電流、J4はゼーベック正電圧を生成し、J2はゼーベックマイナスを生成する
電圧。したがって、互いの影響を相殺した接触は、総電圧を測定し、
ゼロ。J1およびJ3接点は鉄-銅-ニッケル合金接点である。しかし、彼らの温度は
彼らは等温環境にないかもしれないので、異なっています。彼らは異なっているので
温度環境、J1およびJ3接点はゼーベック電圧を生成することができますが、サイズは異なります
.冷接合J3を補償するために、温度を測定し、適用
電圧は熱電対測定から差し引かれます。
VJx(Ty)記号を使用して、Ty温度でJx接合によって生成される電圧を表し、
一般的な熱電対の問題は、次のように簡略化されます。
V台紙= VJ1(TTc) + VJ3(T参考) (2)
ここで、測定電圧値を測定したVMEASデータ集録システム、TTC J1接合熱電対
温度、Trefは温度の参照側を言った。
なお、式(2)では、VJx(Ty)はTy温度で発生する電圧を表します。
特定の基準温度に関する環境。方程式2はVJ1と長く保持し、
VJ3 は、同じ基準温度に関連する温度関数です。たとえば、NIST
上記のような熱電対参照テーブルは、0で保持される参照端で生成されます
摂氏1度。
J3 と J1 は同じタイプですが、相対電圧を生成するため、VJ3 (Tref) = -VJ1 (Tref) を生成します。
また、VJ1は熱電対式試験で発生する電圧であるため、電圧は
VTC に変更されます。したがって、2 型は次のように書き換えることができます。
V台紙= VTc(TTc) - VTc(T参考) (3)
したがって、VMEASとTrefを測定することにより、熱電対電圧と
温度を測定すると、熱電対測定側の温度を決定できます。
コールドジャンクション補償を達成するための2つの技術があります - ハードウェア補償と
ソフトウェア補償。どちらの技術も、ダイレクト読み取りセンサーを使用して
参照側温度。直接読み取りセンサーは、のみによって決定される入力を持っています
測定点の温度。半導体センサ、サーミスタ、RTDが一般的に使用されている
を使用して、機器の参照側の温度を測定します。
ハードウェア補償を使用して、可変電圧源を回路に挿入して
寄生熱電電圧。可変電圧源は補正電圧を生成する
周囲温度に応じて、補正電圧に加え、消
不要な温度差信号。これらの寄生信号が除去されると、唯一のシグナル
データ取得システムによって測定される電圧は熱電対測定から測定される電圧である
.ハードウェア補償の場合、データ取得システム端末の温度は、
データ取得システムの寄生熱電対電圧が
キャンセル。ハードウェア補償の主な欠点は、各熱電対が
補正電圧を補正するために、個別の補正回路を追加することができます。
回路のコストを増加させます。通常の状況では、ハードウェアの補正はオン
正確さとソフトウェアの補正。
または、冷接合補償のためにソフトウェアを使用することを選択できます。を使用した後、
参照側温度を測定する直接読み取りセンサーは、ソフトウェアは、適切な
電圧値を測定電圧に対して、冷圧電圧の影響を排除する。リコール
(3)測定電圧VMEASが電圧差を測定する(熱電対)に等しいということ
終端とコールド ジャンクションの間。
熱電対出力電圧は、非常に非線形です。ゼーベック係数は3によって異なります
またはいくつかの熱電対の動作温度範囲のより多くの要因。したがって、以下の手順に従って、以下の手順を実行する必要があります
熱電対における電圧対温度曲線をモデル化したり、参照を使用する多項式
テーブルメソッド。
熱電対を機器に接続する
このセクションでは、NI cDAQ-9172バックプレーンとNI 9211 Cシリーズ熱電対モジュールを
例。熱電対を異なる機器に接続する場合にも同様の手順が適用可能です。
(図 4 を参照)。
必要な機器:
DAQ-9172 8スロット高速USBバックプレーン(NI CompactDAQ用)
NI 9211 4チャンネル、14Sa/ s、24ビット、∓80ミリボルト熱電対入力モジュール
J型熱電対
図 4.NIコンパクトダックシステム
NI 9211は、10極、取り外し可能なネジ端子コネクタを備え、接続
最大4つの熱電対入力チャネル。各チャネルには、正の接続ポイントがあります。
熱電対、TC +、および負端子への接続、TC-。NI 9211には共通
配線ポイント、COM.通常、このポートはモジュールのリファレンスグラウンドに内部的に接続されています
.図 5 は各チャネルの配線割り当てを示し、図 6 は配線図を示しています。
図 5.ターミナルの割り当て
図 6.接続ダイアグラム
測定結果を確認する:NI LabVIEW
熱電対がテスト機器に接続したので、LabVIEW
視覚化と分析のためにデータをコンピュータに転送するプログラミングソフトウェア。
図7は、LabVIEWプログラミングで測定された温度データを表示する例を示しています。
環境。
追加:第16、道路3、三江工業地帯、盛州、浙江省、中国
お問い合わせ:エリック・シー
電子メール：sale@benoelectric.com
暴徒: +861598899936
Skype：ericxie123@outlook.com
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