اندازهگیری زمان پاسخ یک حسگر 3-سیمی اساساً شامل آزمایش پاسخ دینامیکی آن به تغییر مرحلهای دما میشود. روش های رایج شامل روش حمام مایع یا روش تونل باد است. این فرآیند شامل ثبت زمان لازم برای رسیدن خروجی سنسور به 63.2٪ از مقدار نهایی حالت پایدار (که به عنوان ثابت زمانی، τ شناخته می شود) یا 90٪ از آن مقدار (T) است.90).
I. روش تست استاندارد: روش حمام مایع (توصیه می شود)
مناسب برای اکثر سنسورهای دمای صنعتی (به عنوان مثال، PT100)، ارائه دقت بالا و تکرار عالی.
روش تست:
دو حمام با دمای ثابت- آماده کنید
یک حمام را روی دمای پایین (مثلاً مخلوط یخ{3}}0 درجه آب) و دیگری را روی دمای بالا (مثلاً آب جوش 100 درجه یا حمام روغن) تنظیم کنید.
یک اختلاف دما (ΔT) بیشتر یا مساوی 40 درجه برای افزایش نسبت سیگنال به-صدا توصیه می شود.
سنسور را به سرعت منتقل کنید
به سرعت سنسور 3-سیمی را از حمام دمای پایین-به حمام با دمای بالا منتقل کنید. حرکت انتقال باید سریع و ثابت باشد.
استفاده از دستگاه انتقال مکانیکی می تواند به کاهش خطای انسانی کمک کند.
-دریافت داده با سرعت بالا
از یک سیستم اکتساب داده (با نرخ نمونه برداری بزرگتر یا مساوی 10 هرتز) برای ثبت منحنی خروجی حسگر که در طول زمان تغییر می کند، استفاده کنید.
به طور همزمان از یک سنسور مرجع (مثلاً یک دماسنج مقاومتی نازک-پلاتینیوم) برای اندازهگیری دقیق پروفایل تغییر مرحله دمای واقعی استفاده کنید.
محاسبه زمان پاسخگویی
ثابت زمانی (τ): زمان لازم برای رسیدن خروجی به 63.2% از مقدار{1}}وضعیت ثابت نهایی خود.
T90: زمان لازم برای رسیدن خروجی به 90 درصد از مقدار-وضعیت ثابت نهایی خود. این معیار اغلب برای ارزیابی های مهندسی استفاده می شود.
مثال: اگر سنسوری دچار تغییر دمای ناگهانی از 0 درجه به 100 درجه شود و خروجی آن پس از 15 ثانیه به 63.2 درجه برسد، τ=15 s.
II. روش جایگزین: روش تونل باد (مناسب برای محیط های گازی)
برای شبیه سازی تبادل حرارت در محیط های گازی تحت شرایط عملیاتی واقعی استفاده می شود.
اصل: حسگر در یک جریان هوا با سرعت بالا با یک گرادیان دمایی قابل کنترل قرار میگیرد تا تغییر درجه حرارت را ایجاد کند.
مزایا: کاربردهای میدانی واقعی (مثلاً در خطوط لوله یا کوره) را با دقت بیشتری شبیه سازی می کند.
معایب: راندمان تبادل حرارتی کمتر از مایعات است و در نتیجه زمان پاسخ کمی کندتر است و نیاز به اصلاح/کالیبراسیون دارد.
III. عوامل کلیدی موثر بر دقت اندازه گیری
|
عامل |
مورد نیاز |
|
سرعت تغییر گام |
زمان انتقال باید به طور قابل توجهی کوتاهتر از زمان پاسخ سنسور باشد (توصیه می شود:<1 s). |
|
سنسور مرجع |
سرعت پاسخ باید حداقل 10 برابر سریعتر از سنسور مورد آزمایش باشد. برای کالیبراسیون پایه استفاده می شود. |
|
نرخ نمونه برداری داده ها |
حداقل 10 برابر فرکانس پاسخ سنسور (به عنوان مثال، اگر τ=10 s، نرخ نمونه برداری باید بزرگتر یا برابر با 1 هرتز باشد). |
|
کنترل تداخل محیطی |
از همرفت هوا، ارتعاش و تداخل الکترومغناطیسی اجتناب کنید، زیرا اینها می توانند ثبات خواندن را به خطر بیندازند. |
اساس استاندارد: استانداردهای بینالمللی{0}}مانند IEC 60751 استفاده از روش حمام مایع را برای تعیین زمان پاسخ توصیه میکنند.
