جبران اتصال سرد ترموکوپل چیست؟

جبران‌سازی اتصال سرد ترموکوپل یک اقدام اصلاحی فنی است که برای حذف خطاهای اندازه‌گیری دما ناشی از تغییرات دمای اتصال سرد انجام می‌شود. از آنجایی که پتانسیل ترموالکتریک ترموکوپل به اختلاف دمای بین اتصالات سرد و گرم آن مربوط می شود و جدول کالیبراسیون آن بر اساس دمای اتصال سرد 0 درجه است، در استفاده واقعی، دمای اتصال سرد به دلیل تأثیرات محیطی به سختی در 0 درجه ثابت نگه داشته می شود و باعث می شود که مقدار اندازه گیری شده از دمای واقعی منحرف شود. بنابراین جبران خسارت لازم است.

I. چرا غرامت اتصال سرد مورد نیاز است

ترموکوپل ها بر اساس اثر Seebeck عمل می کنند و پتانسیل ترموالکتریک خروجی به دمای اتصال سرد و گرم بستگی دارد.

II. روش ها و اصول جبران اتصال سرد مشترک

1. روش حمام یخ

اصل: قرار دادن اتصال سرد ترموکوپل در یک مخلوط آب یخ-، ایجاد T0=0 درجه، کاملاً از بین بردن تأثیر نوسانات دمای اتصال سرد.

مزایا: دقت بالا، مناسب برای کالیبراسیون آزمایشگاهی.

معایب: عملکرد دست و پا گیر، نیاز به پر کردن منظم یخ دارد، نامناسب برای محیط های صنعتی.

سناریوهای قابل اجرا: مؤسسات اندازه‌شناسی،-کالیبراسیون با دقت بالا، آزمایش‌های تحقیقاتی علمی.

2. روش سیم جبرانی:

اصل: استفاده از سیم‌های ارزان قیمت (سیم‌های جبران‌کننده) با ویژگی‌های ترموالکتریک مشابه با ترموکوپل برای گسترش اتصال سرد به یک اتاق کنترل با درجه حرارت-یا کابینت ابزار.

نکات کلیدی:

نوع ترموکوپل باید مطابقت داشته باشد (به عنوان مثال، نوع KX برای ترموکوپل نوع K).

دمای نقطه اتصال نباید بیش از 100 درجه باشد، در غیر این صورت خطاهای اضافی ایجاد می شود.

مزایا:

هزینه کم، نصب آسان، به طور گسترده برای-انتقال صنعتی از راه دور استفاده می شود.

3. روش جبران پل (روش پل نامتعادل):

اصل: یک پل جبرانی متشکل از یک مقاومت مسی و یک مقاومت منگنین به صورت سری در مدار اندازه گیری متصل می شود. پل به گونه ای طراحی شده است که در ابتدا در دمای مرجع (مثلاً 20 درجه یا 25 درجه) متعادل شود. هنگامی که دمای اتصال سرد تغییر می کند، مقاومت مقاومت مسی بر این اساس تغییر می کند و یک ولتاژ جبرانی ΔV ایجاد می کند که تغییر پتانسیل ترموالکتریک را جبران می کند. فرآیند کار: دمای محل اتصال سرد افزایش می‌یابد ← پتانسیل ترموالکتریک کاهش می‌یابد ← عدم تعادل پل منجر به خروجی ولتاژ مثبت می‌شود ← پتانسیل ابزار ورودی کل پایدار می‌ماند.

مزایا: جبران خودکار، ساختار ساده و در حال حاضر پرکاربردترین روش در کاربردهای صنعتی.

دقت: جبران تقریبی؛ دقت جبران ترموکوپل نوع K می تواند به 0.025 ± درجه برسد.

4. روش جبران نرم افزار (جبران دیجیتال)

اصل: یک ریزپردازنده برای جمع‌آوری دمای اتصال سرد در زمان واقعی (معمولاً از طریق Pt100 یا ترمیستور)، محاسبه پتانسیل جبرانی مربوطه E(T0,0) از جدول و اضافه کردن آن به پتانسیل اندازه‌گیری شده E(T,T0) برای بدست آوردن پتانسیل کل معادل E(T,0) زمانی که نقطه اتصال سرد در 0 درجه است، استفاده می‌شود. فرمول:

E(T,0)=E(T,T0)+E(T0,0)

E(T,0)=E(T,T 0 )+E(T 0 ,0)

مزایا: دقت بالا، انعطاف پذیری قوی، مناسب برای سیستم های دیجیتال مانند PLC، DCS و ابزارهای کنترل دما هوشمند.

روند توسعه: ابزارهای هوشمند مدرن به طور گسترده ای از این روش استفاده می کنند، همراه با یک سنسور دمای اتصال سرد برای رسیدن به جبران کامل خودکار.

5. روش تنظیم نقطه صفر مکانیکی ابزار

اصل: نقطه صفر مکانیکی ابزار نمایشگر از قبل با مقدار دمای فعلی اتصال سرد T0 تنظیم شده است،

به طوری که ابزار مستقیماً دمای واقعی محل اتصال داغ را نشان می دهد.

مثال عملیات: وقتی دمای اتاق 25 درجه است، نشانگر ابزار سیم پیچ متحرک را روی مقیاس 25 درجه تنظیم کنید. در حال حاضر به مدار جبران اضافی نیاز نیست.

محدودیت ها: فقط برای شرایطی که دمای محل اتصال سرد پایدار و ثابت است، قابل استفاده است. تنظیم مجدد پس از نوسانات دما لازم است.

III. توصیه ها و اقدامات احتیاطی انتخاب صنعتی

موارد احتیاط:

اتصالات سرد باید دور از منابع گرما نگهداری شوند تا از نوسانات شدید دما جلوگیری شود.

تمام نقاط اتصال باید ایمن و قابل اعتماد باشند تا از ایجاد خطا در مقاومت تماس جلوگیری شود.

به طور منظم کل سیستم اندازه گیری دما را کالیبره کنید تا از اثربخشی جبران اطمینان حاصل شود.