Термопары для измерения температуры: Применение термопар для измерения температуры

Термопара — WIKA Россия

Термопара – это температурный датчик, который передает напряжение электрического тока, зависящее от температуры. По сути термопара представляет собой два провода, изготовленных из разных материалов (металлов) и скрепленных или сваренных вместе.  Место соединения образует спай. При воздействии на спай изменяющейся температуры термопара реагирует, генерируя напряжение, пропорциональное по величине изменениям температуры. В отличие от терморезисторов термопара подходит для измерения более высоких температур (до 1 700 °C). Другим преимуществом является минимальный диаметр зонда термопары. Использование без защитной гильзы обеспечивает максимально короткое время отклика. Такие температурные датчики реагируют быстрее терморезисторов.

Термопара преимущества:

• широкий диапазон температур
• спай термопары может быть заземлен или изолирован
• надежность и прочность конструкции, простота изготовления

Термопара недостатки:

• необходимость контроля температуры холодных спаев. В современных конструкциях измерителей на основе прибора термопара используется измерение температуры блока холодных спаев с помощью встроенного термистора или полупроводникового сенсора и автоматическое введение поправки к измеренной ТЭДС
• возникновение термоэлектрической неоднородности в проводниках, и, как следствие, изменение градуировочной характеристики из-за изменения состава сплава в результате коррозии и других химические процессов
• материал электородов не является химически инертным и при недостаточной герметичность корпуса термопары может подвергаться влиянию агрессивных сред, атмосферы и т.д.
• на большой длине термопарных и удлинительных проводов может возникать эффект «антенны» для существующих электромагнитных полей
• зависимость ТЭДС от температуры существенно нелинейна. Это создает трудности при разработке втоничных преобразователей сигнала

В линейке датчиков WIKA вы можете подобрать подходящую модель термопары для каждого типа применения:

Термопара со встроенной защитной гильзой

Защитная гильза не допускает контакта агрессивных сред с температурным датчиком, а также воздействия других вредных факторов на него. Таким образом, обеспечивается защита персонала и окружающей среды.

Фланцевые модели защитных гильз из нержавеющей стали предназначены для установки в емкости и трубы. Резьбовые модели подходят для прямого присоединения к технологическому процессу посредством вкручивания их в резьбовые фитинги. У датчиков для измерения высоких температур термоэлектрические проводники встроены в защитную гильзу. Это позволяет осуществлять измерение очень высоких температур. Приборы для измерения температуры дымовых газов подходят для измерения температуры газообразных сред при низком диапазоне давления (до 1 бара).

Термопара для монтажа в имеющуюся защитную гильзу

Данная термопара может использоваться в сочетании с большим количеством конструкций защитных гильз. Благодаря специальному исполнению соединительной головки, датчика, длине штока и т. д. вы можете подобрать температурный датчик, который подходит для защитных гильз любого размера и применения.

Термопара для непосредственной установки в процесс

Эти приборы используются в случаях, когда необходимо измерить температуру технологического процесса. Термопара устанавливается непосредственно в сам процесс. Температурный датчик без защитных гильз подходит для применения в условиях отсутствия агрессивных и абразивных сред.

Термопара для измерение температуры поверхности

В линейке продукции WIKA вы можете найти термопару с зондом для измерения температуры поверхности. Различные исполнения позволяют осуществлять замеры на плоских поверхностях, в том числе внутри печей для подогрева сырья и температуру поверхности труб промышленного и лабораторного назначения. Данный температурный датчик также может устанавливаться прямо в просверленное отверстие.

Термопара для использования в производстве пластмасс

Эти горячеканальная термопара специально разработаны для использования при производстве пластмасс. Термопара подходит для таких задач измерения температуры, при которых происходит ее запрессовка в канал с пазами вместе с обработанными деталями или когда металлический наконечник датчика устанавливается непосредственно в просверленное отверстие.

Индивидуальные решения

В портфолио продукции WIKA представлено огромное количество моделей, изготавливаемых по индивидуальному заказу. Например, для применения в условиях высокого давления, при производстве и переработке полиэтилена или использовании в многозонных элементах в химической промышленности.

Наиболее точная термопара  — с термоэлектродами из благородных металлов:

• платинородий — платиновые ПП
• платинородий — платонородиевые ПР

Преимуществом является значительно меньшая термоэлектрическая неоднородность, чем у термопар из неблагородных металлов, устойчивость к окислению, высокая стабильность.

Термопара WIKA имеет широкий диапазон температур окружающего воздуха (рабочих температур) от -60 до +80°C. Согласно обновленному свидетельству об утверждении типа средств измерений термопара WIKA имеет расширенный межповерочный интервал 4 года.

Свяжитесь с нами

Вам нужна дополнительная информация? Напишите нам:

Измерение температуры | Analog Devices

AD7124-4 – это обладающий низким шумом и малым энергопотреблением, полностью интегрированный аналоговый входной интерфейс для задач прецизионного измерения. Компонент содержит 24-разрядный Σ-Δ аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с низким шумом и может быть сконфигурирован для работы с 4 дифференциальными или 7 несииметричными/псевдодифференциальными входными сигналами. Интегрированный усилительный каскад с малым коэффициентом усиления позволяет подавать слабые сигналы непосредственно на АЦП.

Одно из основных преимуществ AD7124-4 заключается в том, что компонент дает пользователю возможность выбрать один из трех интегрированных режимов энергопотребления. Выбранный режим определяет потребляемый ток, диапазон скоростей обновления выходных данных и среднеквадратическое значение шума. Компонент также имеет несколько вариантов фильтрации, что позволяет пользователю получить максимальную степень свободы проектирования.

AD7124-4 способен поддерживать одновременное подавление помех на частотах 50 Гц и 60 Гц при работе с частотой обновления выходных данных 25 SPS (установление сигнала за один цикл). При понижении частоты обновления можно достичь подавления более 80 дБ.

AD7124-4 обеспечивает наивысшую степень интеграции сигнальной цепочки. Компонент содержит прецизионный, малощумящий источник опорного напряжения с малым дрейфом, а также поддерживает работу с внешним дифференциальным опорным напряжением, которое может быть буферизировано внутреннем буфером. К другим ключевым интегрированным блокам компонента относятся программируемые источники тока возбуждения с малым дрейфом, источники диагностических токов, а также генератор напряжения смещения, который устанавливает синфазное напряжение канала равным AVDD/2. Ключ цепи низкого напряжения питания позволяет пользователям отключать питание мостовых датчиков в интервалах между преобразованиями, гарантируя минимальную потребляемую системой мощность. Компонент также даёт пользователю возможность выбора между внутренним и внешним источником тактового сигнала.

Интегрированный блок управления последовательностью преобразования позволяет пользователю выбирать несколько каналов AD7124-4 для автоматического последовательного преобразования, упрощая обмен данными с компонентом. Одновременно может быть активно до 16 каналов, включая как каналы аналоговых входных сигналов, так и диагностические каналы, например, каналы контроля уровней напряжения питания или опорного напряжения. Эта уникальная особенность позволяет чередовать диагностику с преобразованиями сигналов внешних источников.

AD7124-4 поддерживает независимое конфигурирование каждого отдельного канала. Компонент позволяет реализовать до восьми конфигурационных настроек. Каждая конфигурация включает в себя опции коэффициента усиления, типа фильтра, частоты обновления выходных данных, буферизации и источника опорного напряжения. Пользователь может назначать любую из этих конфигураций любому из каналов в произвольном порядке.

AD7124-4 также обладает обширными возможностями функциональной диагностики, позволяющими повысить устойчивость решения. Они включают в себя проверку данных с использованием контрольной суммы (CRC), проверки сигнальной цепочки и проверки работоспособности последовательного интерфейса. Эти диагностические функции уменьшают число внешних компонентов, необходимых для реализации диагностики, сокращая требуемое пространство на печатной плате, время проектирования и стоимость. Значение доли безопасных отказов (SFF), показанное в тесте FMEDA (анализ видов, эффектов и диагностики отказов) типичного приложения, превышает 90% в соответствии с IEC 61508.

Компонент работает с однополярным напряжением питания аналоговой части в диапазоне от 2.7 В до 3.6 В или биполярным напряжением 1.8 В. Напряжение питания цифровой части имеет допустимый диапазон от 1.65 В до 3.6 В. Гарантированный рабочий температурный диапазон составляет от −40°C до +105°C. AD7124-4 выпускается в 32-выводном корпусе LFCSP и 24-выводном корпусе TSSOP.

Обратите внимание, что при ссылке на многофункциональные выводы, например, DOUT/RDY в техническом описании может указываться как полное имя вывода, так и только имя отдельной обсуждаемой функции, например, RDY.

Области применения

• Измерение температуры
• Измерение давления
• Управление промышленными процессами
• Измерительные приборы
• Интеллектуальные передатчики 

термосопротивление или термопару? Советы по применению.

Измерение температуры

Из четырёх величин Международной системы единиц (СИ), неразрывно связанных с человеческой деятельностью: массой, длиной, временем и температурой, последняя оставалась полной загадкой для человечества вплоть до 18 века. Но и сегодня немногие, пользующиеся различными средствами измерения температуры, понимают, что же они измеряют. 

То же давление легко воспринимается, так как оно связано с силой и может быть без труда определено количественно. С температурой невозможно связать количественную величину. В быту мы оцениваем температуру по ощущениям: горячо, тепло, холодно. Казалось бы, если одно тело горячее другого, то и его температура должна быть больше. Но это не так.Попробуйте взять в разогретой сауне в руку деревянный ковшик и металлический ковшик. Совершенно разные ощущения, хотя температура одна. Но если мы хотим сравнить температуру одинаковых по своей природе объектов, то можем сделать это с высокой точностью. 

Рукой можно определить, повышена ли температура другого человека, т.е. фактически измерить её с точностью ±0,5⁰С. Также находясь в помещении можно с точностью до 1…2⁰С определить её температуру. Человек хорошо чувствует этот физический параметр и в то же время мало кто сможет чётко сказать, что же это такое — температура. 

Забегая вперёд можно сказать, что совершенно обратная ситуация творится с влажностью воздуха. Очень трудно определить влажность воздуха по своим ощущениям. В то же время эта характеристика прекрасно понимается в количественном выражении. Грубо – это количество молекул воды в единице объёма. (См. статью: Что такое влажность воздуха? Как правильно измерять влажность? Давление водяного пара. Таблицы и примеры расчета.) 

Существуют несколько определений температуры. Но мы воспользуемся здесь одним, который наиболее близок людям, занимающимся практическими измерениями и исходит из нулевого закона термодинамики. По нему если два тела находятся в состоянии теплового равновесия, то они имеют одинаковую температуру. Таким образом, если мы обеспечим хороший тепловой контакт термометра с измеряемой средой, то по прошествии некоторого времени, необходимого для установления теплового равновесия, температуры термометра и среды будут одинаковы. Естественно, что данный вывод будет верен, только если наша система изолирована от других тел и не совершается никакой работы. Ну а само понимание физической природы температуры приходит только после изучения статистической механики, где температура представлена как мера кинетической энергии тела. 

Принято считать, что первый термометр, работающий на расширении воздуха, был изобретён Галилеем примерно в 1592 г. А в 1641 году появился первый, реально работающий спиртовой стеклянный термометр, созданный герцогом Тосканским. С этого момента началось быстрое развитие термометрии. В начале 18-ого века Фаренгейт первым изготовил ртутный стеклянный термометр и предложил температурную шкалу, в которой одной из фиксированных точек служила температура человеческого тела, которую он принял за 96 градусов, а другой – температура таяния льда -32 градуса. Ну а кульминационной точкой в развитии практической термометрии явилось принятие в 1927 году Международной температурной шкалы МТШ-27. В дальнейшем температурная шкала совершенствовалась и расширялась практически до 0 К. 

Температура — параметр, который можно измерить только косвенно, по изменению других физических параметров. Термометрию различают на первичную и вторичную. В первичной термометрии температура явно описывается через другие физические параметры, например для газовых термометров это давление и объём. Примерами вторичных термометров являются термометры сопротивления и термопары. В промышленности термометры сопротивления и термопары являются основными средствами контроля температуры, закрывая диапазон измерения от минус 200 до + 2500⁰С и более. 
 

Термометры сопротивления

Основной стандарт в странах таможенного союза, устанавливающий общие технические требования к техническим термометрам сопротивления: ГОСТ 6651-2009. Он практически полностью соответствует МЭК 60751. Ниже приведены некоторые параметры из этого документа. 

Таблица 1.

 Таблица 2. 

В последнее время платиновые термосопротивления активно начали вытеснять медные и термопары. Связано это с появлением на рынке недорогих платиновых плёночных термочувствительных элементов, которые в отличие от медных являются более стабильными и работают в более широком диапазоне температур. А по сравнению с термопарами — обеспечивают более высокую точность измерения и не требуют использования дорогого термокомпенсационного кабеля. Однако в России медные термометры до сих пор находят широкое применение. Одно из основных преимуществ меди — это очень хорошая линейная зависимость её сопротивления от температуры в диапазоне от минус 50 до + 200⁰С и более высокая чем у платины чувствительность. Свыше 200⁰С медь начинает очень быстро окисляться на воздухе, поэтому обычно верхний предел измерения для медных термосопротивлений устанавливается до 180⁰С. При производстве используется проволока диаметром от 30 до 80 мкм. При дальнейшем уменьшении диаметра стоимость проволоки резко возрастает, а изготовление термосопротивления с заданными параметрами становится проблематичным. 

Также следует обращать внимание на максимальный измерительный ток. Например, для термометров сопротивления, изготовленных из проволоки диаметром 30 мкм уже при токе 0,2мА становится заметным явление саморазогрева от протекающего тока, а значит, использование таких термометров с большинством измерительных приборов становится невозможным. Обычно диаметр используемой проволоки определяется исходя из диаметра зонда, в который будет устанавливаться проволочный чувствительный элемент. Например, для зонда диаметром 2 мм используют проволоку диаметром 30 мкм, 4 мм – 40 мкм, 5…6 мм – 50 мкм, 8…10 мм- 80 мкм. 

Большое значение имеет схема соединения проводников термосопротивления. Различают три основных схемы: 2-х, 3-х и 4-х проводную. 

При двухпроводной схеме к сопротивлению ЧЭ добавляется сопротивление внешних проводов, что приводит к появлению дополнительной погрешности измерения. Ясно, что такой способ можно использовать только для ЧЭ с большим сопротивлением. Из наиболее употребляемых — это Pt1000. Легко подсчитать, что для обеспечения точности измерения 0,1⁰С общее сопротивление внешних проводников не должно быть больше 3,8 Ом. 

В трёхпроводной схеме подключения автоматически из полного сопротивления вычитается сопротивление внешних проводов. Но это только в случае, если сопротивление проводников 1 и 2 трёхпроводной схемы равны между собой. Тем не менее, 3-х проводная схема подключения термосопротивлений на сегодняшний момент является самой популярной. Практически все вторичные приборы (измерители, регуляторы) имеют входные цепи, рассчитанные под эту схему. Трёхпроводная схема позволяет увеличить расстояние от датчика до прибора до 50…100 метров. При этом не обязательно, чтобы сам термометр сопротивления был изготовлен по 3-х проводной схеме. Можно использовать и датчики с двумя клеммами, подключив к одной клемме один провод, а ко второй – два. 

Четырёхпроводная схема используется в основном только для точных измерений и в эталонных приборах. Данная схема позволяет автоматически компенсировать влияние на результат измерения не только сопротивления проводников, но и ЭДС в местах контактов.  

Советы при выборе и монтаже термометров сопротивления

Есть банальные истины, которыми нужно руководствоваться при выборе подходящего датчика температуры. Конечно же, нужно в первую очередь обратить внимание на диапазон измерения и точность. Во-вторых, нужно решить вопрос с основным конструктивным исполнением: в клеммной головке, или с кабельным выводом. Датчики с кабельным выводом более миниатюрны и менее инерционны. Они уже полностью готовы к подключению к вторичному прибору. Но вышеперечисленные преимущества одновременно являются и их недостатками. Миниатюрный корпус – следовательно, небольшой размер чувствительного элемента и малый измерительный ток. Жёстко присоединённый кабель несёт за собой худшую, чем для датчиков в клеммной головке степень защиты от воды. Эти датчики заведомо дороже из-за высокой стоимости применяемого высокотемпературного кабеля. Они менее надёжны при механических воздействиях опять-таки из-за наличия кабеля. С термосопротивлением в клеммной головке не обязательно использовать высокотемпературный кабель. Минус этих датчиков в одном – габаритных размерах, что бывает важно в ряде случаем. 

При монтаже датчика температуры нужно максимально увеличить его тепловой контакт с контролируемой средой и одновременно уменьшить отток тепла от места подключения. Необходимо помнить, что чувствительный элемент имеет конечную длину, поэтому глубина погружения датчика должна быть как минимум на несколько диаметров зонда больше, чем длина ЧЭ. При монтаже датчиков контроля поверхности очень важно место соединения предварительно смазать каким-либо вязким веществом. Также важно обеспечить тепловой контакт кабеля с контролируемым объектом, чтобы минимизировать отвод тепла от ЧЭ датчика по кабелю. Ещё лучше, если и датчик и подводящий кабель будут закрыты хорошим теплоизолятором, например пенополиуретаном, или пенополиэтиленом. 

Датчики температуры воздуха лучше устанавливать в тех местах помещения, которые наиболее важны для контроля. При плохой конвекции воздуха в помещении градиент температуры может составить до 5-ти и более градусов. 

При экспресс контроле температуры поверхности теплоёмкость датчика должна быть минимальной. Дело в том, что самое большое зло при контактном способе измерения температуры поверхности состоит в том, что датчик уменьшает температуру поверхности в месте установки. Процесс восстановления начальной температуры может идти очень долго, что зачастую приводит к неправильным результатам и выводам. Примером может служить ситуация с «занижением» показаний медицинских электронных термометров. 

Термопары

По сравнению с термометрами сопротивления термопары обладают рядом очень больших преимуществ и таких же больших недостатков. По большому счёту эти два класса приборов очень органично дополняют друг друга. И задача киповца — определить, какой датчик температуры ему нужен для той или иной задачи. 

Технические требования, классификация, методы испытаний преобразователей термоэлектрических приведены в ГОСТ 6616-94. Номинальные статические характеристики приведены в ГОСТ Р 8.585-2001. В Таблице 3 представлены технические параметры наиболее применяемых в России термопар. 

Таблица 3. 

*У российских термопар маркировка наносится на положительный термоэлектрод. 

Термопары имеют очень большой диапазон рабочих температур. При этом, чем больше максимальная рабочая температура термопары, тем меньше её чувствительность. С этим фактом связан большой ассортимент применяемых термопар. При помощи термопар можно измерять температуру очень маленьких объектов. Для этого достаточно сварить между собой две термоэлектродные проволоки маленького диаметра. Естественно, что такая термопара имеет и очень незначительную инерционность. Термопара из недрагоценных металлов малой длины дешевле термосопротивления. Однако при увеличении длины стоимость её значительно возрастает. В то же время термопары значительно уступают термосопротивлениям в точности измерения. Связано это с рядом причин. Сигнал с термопары значительно более нелинеен. Для получения абсолютной измеренной температуры необходимо знать температуру холодного спая термопары. А это означает, что общая погрешность измерения сложится из двух: погрешности измерения разности температур рабочего и холодного спая термопары и погрешности измерения температуры холодного спая. На практике же всё ещё сложнее. Очень непросто измерить с хорошей точностью температуру выводов термопары на входе вторичного прибора. На практике эта погрешность составляет около 1⁰С. При измерении высоких температур значение данной погрешности несколько нивелируется. 

Советы по выбору и применению термопар

Для использования в диапазоне до +200⁰С лучше применять платиновые или медные термосопротивления. В случае контроля температуры очень небольшого объекта малой теплоёмкости можно использовать термопару медь-константан, которая замечательна тем, что очень легко сваривается над поверхностью раствора медного купороса, имеет самую высокую чувствительность и очень низкую стоимость. 
Для диапазона до +800⁰С в России используется термопара ХК(L) хромель-копель. Данные термопары имеют очень высокую чувствительность в широком диапазоне начиная от -200⁰С. В других странах данный тип термопары не применяется. Самыми популярными в промышленности являются термопары типа ХА(К) хромель-алюмелевые. Теоретический диапазон их использования составляет от -200 до +1300⁰С. Термопары типа К замечательны хорошей линейностью характеристики от 0 до 1000⁰С. В реальности наиболее высокотемпературные термопары работают до 1100⁰С. Так как при высокой температуре от +800⁰С термоэлектродные проволоки начинают активно окисляться, то единственным путём увеличить срок службы термопары и температуру эксплуатации является увеличение диаметра термоэлектродных проволок до 2…3 мм. При температуре выше 800⁰С нержавеющую сталь кожуха меняют на специальную высокотемпературную сталь или керамику. 

Для измерения температуры вплоть до +1700⁰С применяют термопары, изготовленные из драгоценных металлов платиновой группы. Они отличаются высокой стабильностью параметров, но имеют крайне низкую чувствительность при низких температурах и очень высокую стоимость. Наиболее высокотемпературные термопары – вольфрам-рениевые. Но они не могут работать в окислительной атмосфере при температуре уже выше 500⁰С. Оболочку этих датчиков необходимо наполнять инертным газом. Так как герметичный корпус для высоких температур изготовить проблематично, то для продолжительной работы по внутренней полости этих термопар постоянно пропускают инертный газ. 

Для контроля температуры поверхности или воздуха лучше применять гибкую термопару без защитного чехла. Для контроля поверхности нужно обеспечить хороший тепловой контакт с поверхностью не только рабочего конца термопары, но и термоэлектродов на расстоянии не менее 50 мм, чтобы уменьшить теплоотвод от места контроля. При использовании термопары при высокой температуре в окислительной или агрессивной атмосфере может наблюдаться деградация параметров, связанная с окислением и изменением химического состава термоэлектродов. Необходимо периодически контролировать качество термопары хотя бы по её полному сопротивлению постоянному току. Для использования в экстремальных условиях в течение непродолжительного времени существуют ТП разового применения и ТП кратковременного применения. 

Директор НПК «Рэлсиб» Игорь Ландочкин

Устройства для измерения температуры: датчики, термометры, термопары, пирометры

Jump to Navigation

• Информация
• Производители

• Каталог
• Назад

• Насосное оборудование
  • Насосы центробежные
    • Apex Pumps
  • Насосы винтовые
    • Насосы высокого давления
      • BFT
      • GEA
    • Погружные насосы
      • Houttuin
    • Горизонтальные насосы
      • Apex Pumps
      • Houttuin
      • Inoxihp
      • Moyno
      • Vipom
    • Насосы герметичные
      • Hermetic Pumpen
      • Zenith
    • Насосное оборудование прочее
      • AX System
      • Sanco
      • Servi Group
  • Фильтровальное оборудование
    • Воздушные фильтры
      • AAF
      • Jonell
    • Масляные и гидравлические фильтры
      • Parker Hannifin Corporation
      • Servi Group
    • Коалесцирующие фильтры
      • ASCO Filtri
      • Buhler Technologies
      • EUROFILL
      • Hydac
      • Jonell
      • Petrogas
      • Scam Filltres
      • Vokes Air
    • Водоподготовка
      • Grunbeck
    • Фильтры КВОУ
      • AAF
    • Осушители
    • Компрессорное оборудование
      • Поршневые компрессоры
        • Винтовые компрессоры
          • GEA
          • Howden
          • Stewart & Stevenson
        • Центробежные компрессоры
          • Baker Hughes
          • Stewart & Stevenson
          • Thermodyn
      • Трубопроводная арматура
        • Запорная, регулирующая, запорно-регулирующая арматура
          • Предохранительная арматура
            • Anderson Greenwood
            • Sapag Industrial valves
            • Schroedahl
            • Servi Group
          • Приводы трубопроводной арматуры
            • Biffi
            • Keystone
        • Гидравлика
          • Гидроцилиндры
            • Servi Group
          • Гидроклапаны
            • Meggitt
            • Servi Group
          • Гидронасосы
            • Riverhawk
            • Servi Group
          • Гидрораспределители
            • Servi Group
          • Пневмоцилиндры
            • Artec
            • Mec Fluid 2
        • Станочное оборудование
          • Станки шлифовальные
            • LOESER
          • Хонинговальные станки
            • CAR srl
          • Станки зубо- и резьбо- обрабатывающие
            • Nagel Maschinen
          • Карусельные станки
            • Star Micronics
          • Шпиндели и фрезерные головки
            • Cytec
        • Приводная техника
          • Электрические приводы
            • Servi Group
          • Гидравлические приводы
            • Biffi
          • Пневматические приводы
            • Keystone
          • Вентиляторы
            • Reitz
          • Электромагнитные приводы
            • Danfoss
            • ECONTROL
            • Kendrion
          • Редукторы
            • Renk
            • VAR-SPE
          • Турборедукторы
            • Flender-Graffenstaden
            • Renk
        • КИП (измерительное оборудование)
          • Анализаторы влажности
            • Belimo
            • Scantech
          • Приборы измерения уровня
            • Endress+Hauser
          • Приборы контроля и регулирования технологических процессов
            • Reuter-Stokes
          • Приборы измерения уровня расхода (расходомеры)
            • Belimo
            • Itron
            • Servi Group
          • Системы измерения неразрушающего контроля
            • HBM
            • Kavlico
            • Marposs
          • Устройства измерения температуры
            • Устройства измерения давления
              • Autrol
              • Servi Group
            • Устройства измерения перемещения и положения
            • Лабораторное оборудование
              • Микроскопия и спектроскопия
                • Keyence
            • Электрооборудование
              • Аккумуляторные батареи
                • Hoppecke
              • Противопожарное оборудование
                • Reuter-Stokes
                • Sanco
                • Spectrex
              • Выключатели
                • Metrol
              • Источники питания
                • LAM Technologies
              • Кабели и коннекторы
                • Axon’ Cable
                • HiRel Connectors
                • Murrplastik
              • Лазеры
                • RIO
              • Лампы
                • Nic
                • Parat
              • Серийные преобразователи
                • LAM Technologies
              • Электродвигатели
                • Gamak Motors
                • LAM Technologies
              • Электроника
                • DUCATI Energia
                • JOVYATLAS
                • Luvata
                • Murrplastik
            • Прочее оборудование
              • Абразивные изделия
                • Abrasivos Manhattan
                • Atto Abrasives
              • Буровое оборудование
                • BVM Corporation
                • Den-Con Tool
                • MI Swaco
                • Top-co
                • WestCo
              • Валы
                • GKN
                • Jaure
                • Rotar
              • Вибротехника
                • JOST
              • Газовые турбины
                • Alba Power
                • Baker Hughes
                • Meggitt
                • Score Energy
                • Siemens energy
                • Solar turbines
              • Горелки
              • Зажимные устройства
                • Restech Norway
                • SPIETH
              • Защита от износа, налипания, коррозии
                • Rema Tip Top
              • Инструмент
                • Deprag
                • Knipex
              • Клапаны
                • Baker Hughes
                • John Crane
                • Mec Fluid 2
                • Top-co
                • Velan
                • Versa
                • W.T.A.
                • Zimmermann & Jansen (Z&J)
              • Крановое оборудование
                • Facco
              • Маркировочное оборудование
                • Couth
                • Espera
              • Мельницы
                • Eirich
              • Металлообработка
                • Agrati
              • Муфты
                • Coremo Ocmea
                • Esco Couplings
                • Jaure
                • John Crane
                • Kendrion Linnig
                • Top-co
                • ZERO-MAX
              • Оси
                • Jaure
              • Подшипники
                • John Crane
                • NTN-SNR
                • SPIETH
              • Производственные линии
                • Espera
                • FIBRO
                • Masa Henke
              • Робототехника
                • Motoman Robotics
              • Системы обогрева
                • Helios
                • TYCO Thermal Controls
              • Системы охлаждения
                • Gohl
              • Системы смазки
                • Lincoln
              • Строительные леса
                • HAKI
              • Сушильные печи
                • Eirich
              • Такелажное оборудование
                • Casar
                • Easy Mover
                • Fetra
              • Тормоза и сцепления
                • Coremo Ocmea
              • Упаковочное оборудование
                • Espera
                • Thimonnier
              • Уплотнения
                • Flexitallic
                • John Crane
              • Форсунки и эжекторы
                • Exair
              • Центраторы
                • Top-co
              • Электрографитовые щетки
                • Morgan Advanced Materials
            • AX System
            • A.O. Smith – Century Electric
            • A.S.T.
            • AAF
            • Abrasivos Manhattan
            • Advanced Energy
            • Agilent Technologies
            • Agrati
            • Alba Power
            • Algi
            • Allweiler
            • Alphatron Marine
            • Amot
            • Anderson Greenwood
            • Apex Pumps
            • Apollo Valves
            • Ariana Industrie
            • Ariel
            • Artec
            • ASCO Filtri
            • Ashcroft
            • ATAS elektromotory
            • Atos
            • Atto Abrasives
            • Autrol
            • Autronica
            • Axis
            • Axon’ Cable
            • Baker Hughes
            • Baker Hughes
            • Bando
            • Baruffaldi
            • BAUER Kompressoren
            • Belimo
            • Bently Nevada
            • Berarma
            • BFT
            • BHDT
            • Biffi
            • Bifold Group
            • Brinkmann pumps
            • Buhler Technologies
            • BVM Corporation
            • Camfil FARR
            • Campen Machinery
            • CanaWest Technologies
            • CAR srl
            • Carif
            • Casar
            • CAT
            • Celduc Relais
            • Center Line
            • Clif Mock
            • Comagrav
            • Compressor Controls Corporation
            • CoorsTek
            • Coral engineering
            • Coremo Ocmea
            • Couth
            • CRANE
            • Crosby
            • Cytec
            • Danaher Motion
            • Danfoss
            • Danobat Group
            • David Brown Hydraulics
            • Den-Con Tool
            • DenimoTECH
            • Deprag
            • Destaco
            • Dixon Valve
            • Donaldson
            • Donaldson осушители, адсорбенты
            • DUCATI Energia
            • Duplomatic
            • Duplomatic Oleodinamica
            • Dustcontrol
            • Dynasonics
            • E-tech Machinery
            • Easy Mover
            • Ebro Armaturen
            • ECONTROL
            • Eirich
            • EMIT
            • Endress+Hauser
            • Esco Couplings
            • Espera
            • Estarta
            • Euchner
            • EUROFILL
            • EuroSMC
            • Exair
            • Facco
            • FANUC
            • Farris
            • Fema
            • Ferjovi
            • Fetra
            • FIBRO
            • Fisher
            • Flender-Graffenstaden
            • Flexitallic
            • Flowserve
            • Fluenta
            • Flux
            • FPZ
            • Freudenberg
            • Fritz STUDER
            • Gali
            • Gamak Motors
            • GEA
            • GEORGIN
            • GKN
            • Gohl
            • Goulds Pumps
            • GPM Titan International
            • Graco
            • Grunbeck
            • Grundfos
            • Gustav Gockel
            • HAKI
            • Harting technology
            • HAWE Hydraulik SE
            • HBM
            • Heimbach
            • Helios
            • Hermetic Pumpen
            • Herose
            • HiRel Connectors
            • Hohner
            • Holland-Controls
            • Honsberg Instruments
            • Hoppecke
            • Horton
            • Houttuin
            • Howden
            • Howden CKD Compressors s.r.o.
            • HTI-Gesab
            • Hydac
            • Hydrotechnik
            • IMO
            • Inoxihp
            • iNPIPE Products
            • ISOG
            • Italmagneti
            • Itron
            • ITW Dynatec
            • Jaure
            • JDSU
            • Jenoptik
            • John Crane
            • Jonell
            • JOST
            • JOVYATLAS
            • K-TEK
            • Kadia
            • Kavlico
            • Kellenberger
            • Kendrion
            • Kendrion Linnig
            • Keyence
            • Keystone
            • Kitagawa
            • Knipex
            • Knoll
            • Kordt
            • Krombach Armaturen
            • KSB
            • Kumera
            • Labor Security System
            • LAM Technologies
            • Lapmaster Wolters
            • Lincoln
            • LOESER
            • Lufkin Industries
            • Luvata
            • Mahle
            • Marposs
            • Masa Henke
            • Masoneilan
            • Mec Fluid 2
            • MEDIT Inc.
            • Meggitt
            • Mercotac
            • Metrol
            • MI Swaco
            • Minco
            • MMC International Corporation
            • MOOG
            • Moore Industries
            • Morgan Advanced Materials
            • Motoman Robotics
            • Moyno
            • Mud King
            • MULTISERW-Morek
            • Munters
            • Murr elektronik
            • Murrplastik
            • Nagel Maschinen
            • National Oilwell Varco
            • Netzsch
            • Nexoil srl
            • Nic
            • NOV Mono
            • NTN-SNR
            • Ntron
            • Nuovo Pignone
            • O’Drill/MCM
            • Oerlikon
            • Oilgear
            • Omal Automation
            • Omni Flow Computers
            • OMT
            • Opcon
            • Orange Research
            • Orwat filtertechnik
            • OTECO
            • Pacific valves
            • Pageris AG
            • Paktech
            • PALL
            • Panametrics
            • Parat
            • Parker Hannifin Corporation
            • PENTAIR
            • Peter Wolters
            • Petrogas
            • ProMinent
            • Quick Soldering
            • Reitz
            • Rema Tip Top
            • Renk
            • Renold
            • Repar2
            • Resatron
            • Resistoflex
            • Restech Norway
            • Reuter-Stokes
            • Revo
            • Rexnord
            • Rheonik
            • Rineer Hydraulics
            • RIO
            • Riverhawk
            • RMG Honeywell
            • Ro-Flo Compressors
            • Robbi
            • ROS
            • Rota Engineering
            • Rotar
            • Rotoflow
            • Rotork
            • Ruhrpumpen
            • S. Himmelstein
            • Sanco
            • Sapag Industrial valves
            • Saunders
            • Scam Filltres
            • Scantech
            • Schroedahl
            • Score Energy
            • Sermas Industrie
            • Servi Group
            • Settima
            • Siekmann Econosto
            • Siemens
            • Siemens energy
            • Simaco
            • Solar turbines
            • Solberg
            • SOR
            • Spectrex
            • SPIETH
            • SPX
            • Stamford | AvK
            • Star Micronics
            • Stewart & Stevenson
            • Stockham
            • Sumitomo
            • Supertec Machinery
            • Tamagawa Seiki
            • Tartarini
            • TEAT
            • TEKA
            • Thermodyn
            • Thimonnier
            • Top-co
            • Truflo
            • Turbotecnica
            • Tuthill
            • TYCO Thermal Controls
            • Vanessa
            • VAR-SPE
            • VDO
            • Velan
            • Versa
            • Vibra Schultheis
            • Vipom
            • Vokes Air
            • Voumard
            • W.T.A.
            • Warren
            • Waukesha
            • Weatherford
            • Weiss GmbH
            • Wenglor
            • WestCo
            • Woodward
            • Xomox
            • Yarway
            • Zenith
            • ZERO-MAX
            • Zimmermann & Jansen (Z&J)

            Измерение температуры термопарами | Испытание трансформаторов малой и средней мощности

            Страница 16 из 22

            Измерение температуры термопарами представляет большое удобство при проведении испытаний на нагрев, главным образом в тех случаях, когда возникает необходимость в определении температур отдельных точек конструкции трансформатора.
            
            При помощи термопары может быть измерена температура не только на поверхности магнитопровода, но и в любой точке внутри его. Может быть также измерена наибольшая температура обмотки с помощью термопары, установленной в месте предполагаемого наибольшего нагрева обмотки. Можно сказать, что для измерения температуры термопарой недоступных мест нет. Но вместе с тем измерение термопарами бывает часто связано и с большими затруднениями, которые вызываются наличием в трансформаторах высокого напряжения. Поэтому установка термопар в обмотке и других узлах, находящихся под напряжением, не всегда возможна, так как она связана с опасностью для обслуживающего персонала во время испытания трансформатора.
            Термопары могут быть широко использованы при измерении температуры магнитопровода и других заземленных узлов трансформаторов. Надо только проследить, чтобы провода термопар на своем пути были достаточно удалены от токоведущих частей трансформатора.
            
            Установка термопар в обмотке (даже на изоляции) при наличии высокого напряжения практически невозможна. В тех случаях, когда это вызывается особой необходимостью, измерение температуры обмоток термопарами допускается проводить только при испытании методом короткого замыкания. При этом возможность прикосновения обслуживающего персонала к измерительному прибору должна быть исключена.
            Чтобы убедиться в надежности изоляции термопар после установки их и оборки трансформатора, перед началом испытаний на нагрев, изоляцию трансформатора следует испытать приложенным и индуктированным напряжениями на 30—40% больше того, которое будет при испытании.
            
            Термопара состоит из двух проводников разнородных металлов. При нагреве места спая обоих проводников образуется э. д. с., величина которой зависит от примененных металлов и температуры нагрева спая.
            В табл. 9-3 приводится э. д. с. термопар, выполненных из спая различных проводников.
            
            При испытании трансформаторов обычно применяются термопары из проводников константана и меди К—Си диаметром 0,4—0,7 мм и длиной 5—20 м, хорошо изолированных друг от друга бумажной, шелковой или другой изоляцией.                       

            Материал проводников термопары	Электродвижущая сила при 100° С, мв
            Платина — платинорадий	0,64
            Константам — серебро	4,0
            Константин—медь	4,1
            Константам—сталь	5,3
            Константан—хромоникель	5,6
            Висмут—сурьма	10

            При необходимости к месту спая можно припаять небольшую тонкую медную пластинку, которая прикладывается к измеряемой поверхности (рис. 9-12,а). Последовательно с термопарой Т (рис. 9-12,6) включается противопара, э. д. с. которой направлена противоположно э. д. с. термопары. В этом случае гальванометр Г будет измерять напряжение, обусловленное разностью температур, измеряемых термопарой и противопарой.

            Рис. 9-12. Включение термопар. а — термопара с припаянной пластинкой; б—термопара с протипарой; в — включение нескольких термопар.
            
            Обычно противопару устанавливают в сосуд с маслом (см. п. «а», § 9-4) и возникающая в ней э. д. с. определяется температурой окружающего воздуха оокр. В этом случае измеренная гальванометром э. д. с. определяет превышение температуры измеряемой точки Θ над температурой окружающего воздуха:
            (9-26)
            Противопара выполняется из тех же металлов, что и термопара.
            
            При помощи одного гальванометра и одной противопары можно производить измерения несколькими термопарами (рис. 9-12,в). Выключатель В должен обеспечивать надежный контакт и иметь принудительный самовозврат
            в отключенное положение, чтобы исключить возможность ошибочного включения одновременно двух термопар.
            
            Обычно применяются выключатели В типа ИП. В качестве гальванометра применяют милливольтметр типа М-95 на пределе измерения 5 мв. Внутреннее сопротивление прибора на этом пределе 5 000 Ом, что практически исключает влияние сопротивления термопары и обеспечивает достаточную точность измерения.

            Рис. 9-13. Устройство для подключения термопар,
            
            1 — зажимы для подключения термопар; 2 — переключатели; 3 — зажимы для подключения гальванометра; 4 — зажимы для подключения противопары; 5 — провода, соединяющие все три коробки.

            На рис. 9-13 показана коробка с переключателями на 20 термопар и две коробки для подключения по 10 термопар к каждой, которые связаны с переключателями гибкими проводами.
            
            Все термопары до их применения должны быть тщательно отградуированы вместе с коробкой и выключателями, к которым они присоединяются, противопарой и гальванометром.
            Градуировка производится в масляной ванне с медленным подогревом (обычно электрическим) и устройством, перемешивающим масло. Места спая всех термопар закрепляются вместе с точным термометром и погружаются в ванну. Температура противопары, опущенной в сосуд с холодным маслом, также измеряется точным термометром. Градуировка всех термопар производится одно
            
            временно при возрастающей (нагреве) и убывающей (охлаждении) температурах. За окончательный результат принимают среднее значение показаний гальванометра при одной и той же температуре по термометру во время нагрева и охлаждения. По полученным точкам строят градуировочную кривую (рис. 9-14) для каждой термопары отдельно или для группы термопар, если результаты их градуировки совпадают. Градуировочная кривая до 100°С обычно близка к прямой линии.

            Рис. 9-14. Кривая градуировки термопар.
            
            Для построения кривой по оси ординат откладывают показания гальванометра в делениях и, а по оси абсцисс— превышения температуры масла над окружающим воздухом Θ, т. е. разность показаний термометра в горячем масле и термометра, установленного в сосуде с противопарой

            Очень существенно для точности измерений термопарами при градуировке и измерениях обеспечить надежные контакты во всей цепи термопар (подсоединение к коробке термопар, противопары и гальванометра, в выключателях и т. д.).

            Термопары и термосопротивления — Терморегуляторы Термодат — промышленные приборы нового поколения для измерения и регулирования температуры

            Для измерения температуры служат первичные преобразователи температуры — термодатчики (термопреобразователи).

            В промышленности, как правило, используются две разновидности датчиков температуры — термопары и термосопротивления. С приборами Термодат могут быть использованы термопары любого отечественного или иностранного производителя, при условии, что они имеют стандартную градуировку по ГОСТ Р 50342-92.

            С приборами Термодат могут использоваться термосопротивления любого отечественного или иностранного производителя, при условии, что они имеют стандартную градуировку по ГОСТ Р 50353-92, при этом термосопротивления должны быть электрически изолированы от корпуса. Следует отметить, что приборы Термодат имеют универсальный вход, к которому также можно подключить пирометры (с градуировкой 20-РК15 и 21-РС20), а также другие датчики с унифицированным сигналом напряжения 0-50мВ или тока 0-20 мА (0-5мА, 4-20мА).

            Термоэлектрические преобразователи (термопары)

            Существует несколько типов термопар. Самые распространенные термопары — хромель-алюмель ХА(К) и хромель-копель ХК(L). Другие типы — платина-платинородий ПП(S и R), железо-константан ЖК(J), медь-константан МК(T), вольфрам-рений ВР и некоторые другие менее распространены. Приборы Термодат могут работать с термопарой любого типа. В памяти прибора прошиты градуировочные таблицы, тип градуировочной таблицы и соответствующее обозначение в меню указывается в паспорте прибора. Перед установкой прибора на оборудование следует установить тип используемой термопары. Тип термопары устанавливается в третьем уровне режима настройки приборов. В многоканальных приборах ко всем каналам должны быть подключены термопары одного типа.

            Следует помнить, что термопара по принципу действия измеряет температуру между «горячим спаем» (рабочим спаем) и свободными концами («холодными спаями») термоэлектродов. Поэтому термопары следует подключать к прибору непосредственно, либо с помощью удлиннительных проводов, изготовленных из тех же термоэлектродных материалов. Температура «холодных спаев» в приборах Термодат измеряется в зоне подключения термопар (вблизи клеммной колодки) специальным термодатчиком и автоматически учитывается при вычислении температуры. Для достижения наибольшей точности и правильного измерения температуры холодных спаев, необходимо следить, чтобы в зоне контактной колодки отсутствовали большие градиенты температуры, конвективные потоки (обдув, ветер, сквозняки), а также лучистый нагрев от горячих тел. Если включить прибор Термодат, а вместо термопары к входу прибора подключить перемычку (закоротить вход), то прибор должен показать измеренную температуру в зоне контактной колодки (температуру «холодного спая»). Сразу после включения эта температура близка к температуре окружающей среды, а затем несколько повышается по мере саморазогрева прибора. Это нормальный процесс, так как задача термокомпенсационного датчика измерять не температуру окружающей среды, а температуру холодных спаев. При необходимости термокомпенсационный датчик можно подстроить. Подстройку следует выполнять в соответствии с инструкцией по калибровке.

            Если у Вас возникли сомнения в правильности работы прибора, исправности термопары, компенсационного провода, в качестве первого теста мы рекомендуем погрузить термопару в кипящую воду. Показания прибора не должны отличаться от 100 градусов более чем на 1-2 градуса. Более тщательную проверку и настройку прибора Термодат можно выполнить в соответствии с инструкцией по калибровке.Приборы Термодат имеют высокое входное сопротивление, поэтому сопротивление термопары и компенсационных проводов и их длина в принципе не влияют на точность измерения. Однако, чем короче термопарные провода, тем меньше на них электрические наводки. В любом случае длина термопарных проводов не должна превышать 100м. Если требуется измерять температуру на больших расстояниях, то лучше использовать двухблочные системы с выносным блоком (приборы типа Термодат-22). В этих приборах связь между измерительным блоком и блоком индикации цифровая, расстояние межу ними может превышать 200м. Следует учитывать, что конструктивно термопары изготавливаются двух типов — изолированные или неизолированные от корпуса (горячий спай либо изолирован, либо приварен к защитному чехлу). Одноканальные приборы могут работать с любыми термопарами, а многоканальные — только с изолированными от корпуса термопарами.

            Термосопротивления

            К приборам Термодат могут быть подключены как медные (ТСМ) так и платиновые (ТСП) термосопротивления. При настройке прибора следует установить тип термосопротивления и его градуировку (сопротивление при 0°C) в третьем уровне режима настройки. Стандартные значения составляют 50 и 100 Ом (50М, 50П, 100М, 100П), однако могут быть установлены и другие значения. В многоканальных приборах ко всем каналам должны быть подключены термосопротивления одного типа.

            Термосопротивления могут быть подключены к прибору Термодат как по трехпроводной, так и по двухпроводной схеме. Двухпроводная схема подключения дает удовлетворительные результаты, когда датчик удален на небольшое расстояние от прибора. Уточним наши слова. Предположим, Вы используете медное термосопротивление номиналом 100 Ом (градуировка 100М). Сопротивление этого датчика изменяется на dR=0,4%R=0,4Ом, при изменении температуры на один градус. Это означает, что если сопротивление проводов, соединяющих термодатчик с прибором, будет равно 0,4 Ом, ошибка измерения температуры будет равна одному градусу. В таблице приведены справочные значения сопротивлений медных проводов разного сечения, и допустимые длины проводов при двухпроводной схеме подключения.

            Сечение подводящих проводов, мм²	Сопротивление провода при 20°C, Ом/км	Максимально допустимое удаление датчика, при котором ошибка, вызванная подводящими проводами при двухпроводной схеме подключения составляет один градус
            М50, П50	М100, П100
            0,25	82	—	2,5
            0,5	41	2,5	5
            0,75	27	3,5	7,1
            1,0	20,5	5	10
            1,5	13,3	7,5	15
            2,0	10	10	20
            2,5	8	12,5	25

            При удалении термодатчика на большие расстояния следует применять трехпроводную схему подключения. Третий провод используется для измерения сопротивления подводящих проводов. Все три провода должны быть выполнены из одного и того же медного кабеля сечением не менее 0,5 мм² и иметь одинаковую длину (говоря точно, сопротивление проводов не должно отличаться друг от друга более чем на 0,2 Ом для ТСМ100 и более чем на 0,1 Ом для ТСМ50). Максимальная длина проводов не должна превышать 300м. Для работы с искрозащитными барьерами требуется четырехпроводная схема подключения термосопротивления. По специальному заказу приборы Термодат могут быть оборудованы входами для четырехпроводного подключения датчиков.

            Для быстрой проверки работоспособности прибора, термодатчика, схемы подключения и настроек мы рекомендуем, как и в случае с термопарами, поместить подключенный датчик в кипящую воду или в тающий лед. Измеренная прибором температура не должна отличаться от 100°C (от 0°C) более, чем на 2°C. Прибор без датчика можно протестировать, подключив к входу вместо термосопротивления точный постоянный резистор номиналом 100 Ом (точность не хуже 0,5%). Установить тип термодатчика ТСМ или ТСП (роли не играет) и градуировку 100. После этого прибор должен показывать температуру 0±2°C. С помощью точного резистора аналогичным образом можно проверить качество длинной линии, подключив резистор вместо термосопротивления на длинной линии.

            Диапазон измерения температуры, точность измерения и разрешение по температуре

            Разрешение по температуре определяется последней значащей цифрой на индикаторе прибора и составляет 1°C для большинства моделей, работающих с термопарами. Для программных регуляторов температуры и части приборов, работающих с термосопротивлениями, разрешение составляет 0.1°C.

            Разрешение по температуре следует отличать от точности измерения. Допускаемая относительная погрешность измерения приборов Термодат составляет 0,5% от нормирующего значения (класс точности 0,5). Под нормирующим значением принимается алгебраическая разность верхнего и нижнего пределов измерения. Максимальные диапазоны измерений температуры при работе с различными типами термодатчиков приведены в таблице. Из вышесказанного следует, что максимальная абсолютная погрешность измерения температуры приборов Термодат при работе с термопарой ХК (ХА) в диапазоне от -50 до 1100°C составляет 5,7°C. Погрешность измерения температуры приборами Термодат может быть уменьшена при их производстве путем уменьшения диапазона измерения. Так, например, при работе в диапазоне от 0 до 400°C погрешность составит 2°C. В этом случае, при выпуске и проведении поверки, в паспорте прибора должен указываться соответствующий диапазон измерений. Погрешность измерения темературы приборами Термодат не может быть меньше 2°C при работе с термопарами и меньше 0,5°C при работе с термосопротивлениями.

            Тип термопреобразователя	Диапазон измерения, °C	Обозначение в меню настройки
            Термопара ХА(К)	-50 +1100	1
            Термопара ХК(L)	-50 +800	2
            Термопара МК(Т)	-50 +400	указывается в паспорте
            Термопара ЖК(J)	-50 +700	указывается в паспорте
            Термопара ПП (S)	0 +1600	указывается в паспорте
            Термопара ПП (R)	0 +1700	указывается в паспорте
            Термопара ПР (B)	+300 +1800	указывается в паспорте
            Термопара ВР (А-1,А-2,А-3)	+300 +2500	указывается в паспорте
            Термосопротивление ТСМ (М50, М100)	-50 +200	Cu
            Термосопротивление ТСП (П50, П100)	-50 +800	Pt

            Погрешность измерения температуры складывается из погрешности измерения электронного прибора и погрешности датчика температуры. Максимально допустимая погрешность используемого Вами датчика температуры должна быть указана в его паспорте или ГОСТе. Для термопар, например, погрешность измерения связана с возможными отклонениями от номинальной статической характеристики (НСХ). В соответствии с ГОСТ Р 50342-92, для термопар ХА(К) второго класса точности допустимые отклонения от НСХ составляют 2,5°C в диапазоне температур 0-330°C и 0,0075*t °C в диапазоне температур 330-1000°C. В случае, если требуется более высокая точность измерения, следует применять термопары более высокого класса точности, а также термопары из благородных металлов (ПП или ПР). Следует отметить, что точность измерения температуры зависит не только от прибора и термодатчика. Многое зависит от конструкции объекта измерения, от точки расположения термодатчика, от качества теплового контакта с измеряемой средой, от условий отвода тепла холодной монтажной частью термодатчика. То есть, задача измерения температуры является сложной инженерной задачей и должна решаться специалистами.

            Время измерения

            В большинстве задач регулирования температуры быстродействия измерительного прибора не имеет значения, так как характерные времена тепловых процессов велики. Приборы Термодат последовательно опрашивают все каналы и производят измерения. В каждом цикле измерения производится измерение температуры холодных спаев и опрос опорных каналов для самокалибровки и балансировки нуля. Время измерения по одному каналу для малоканальных одноблочных приборов составляет 200мс, с учетом усреднений и пауз после переключения коммутатора. Полный цикл измерения составляет 2 сек для одноканального прибора, 2,5 сек для двухканального и 3 сек для трехканального. Время полного цикла измерения для многоканальных приборов зависит от количества установленных каналов измерения N и может быть оценено по формуле: Т= (0.6 + 0.2N) секунд.

            Цифровой фильтр

            В условиях повышенных электромагнитных помех показания прибора могут быть неустойчивыми и колебаться в пределах 1-2 последних разрядов. Эти колебания не выходят за пределы погрешности измерения, однако, вызывают неудовлетворенность работой аппаратуры. Мы рекомендуем в таких условиях включить программный цифровой фильтр. Фильтр включается наладчиком оборудования во втором уровне режима настройки. Алгоритм обработки результатов измерения при включении цифрового фильтра предусматривает анализ результатов измерений, отсев случайных выбросов, специальное цифровое сглаживание сигнала. Фильтр существенно увеличивает соотношение сигнал/шум в приборе и, соответственно, стабильность показаний прибора. Однако при включении фильтрации сигнала увеличивается постоянная времени прибора. Если условия работы прибора благоприятные, устанавливать цифровую фильтрацию не следует.

            Термопары WIKA | ВИМАрос

            Измерительная вставка для термопар

            Стандартная версия и взрывозащищенное исполнение

            Измерительная вставка по DIN 43735 предназначена для установки в защитную гильзу. Использование без защитной гильзы возможно только в специальных случаях. Измерительная вставка изготавливается из гнущегося минерально изолированного кабеля. Чувствительный элемент расположен на конце измерительной вставки. Измерительные вставки обычно поставляются подпружиненными для обеспечения хорошего контакта с внутренней торцевой частью защитной гильзы.

            Применение

            • Для промышленных и лабораторных применений
            • Замена измерительных вставок для обслуживания

            Особенности

            • Диапазон применения от 0 … 1200 °C
            • Сделан из минерально изолированного кабеля
            • Для всех стандартных конструкций защитных гильз
            • Конструкция с подпружиненным сенсором
            • Взрывозащищенная версия

            Буклет измерительной вставки для термопар

             

            Термопара

            Для монтажа в защитную гильзу

            Термометры данной серии могут использоваться в сочетании с большим количеством конструкций защитных гильз.

            Использование без защитных гильз рекомендуется только для некоторых применений.

            Для термометров доступен широкий спектр возможных комбинаций чувствительного элемента, соединительной головки, длины погружения, длины шейки, присоединения к защитной гильзе и т. д., поэтому они пригодны для соединения с самыми различными типами защитных гильз и находят применение в самых различных областях.

            Применение

            • Машиностроение, станкостроение
            • Энергетика
            • Химическая отрасль промышленности
            • Пищевая отрасль промышленности
            • Стерильные производства, отопление и вентиляция, кондиционирование воздуха

            Особенности

            • Диапазон применения от 0 до + 1200 °C
            • Для установки во всех стандартных конструкциях защитной гильзы
            • Подпружиненная измерительная вставка (сменная)
            • Взрывозащищенные исполнения Ex i, Ex n и NAMUR NE24

            Буклет термопары для монтажа в защитную гильзу

             

            Датчик термопара с резьбовым присоединением

            Компактное исполнение

            Датчик термопара TC10-D используется для измерения температуры жидких и газообразных сред при низких и средних давлениях.

            Датчик термопара ввинчивается непосредственно в процесс. Для электрического соединения используются клеммы в соединительной головке (защищённые от влаги). Измерительные вставки доступны в двух вариантах в зависимости от применения. Один вариант со сменной подпружиненной измерительной вставкой, во втором варианте вставка является не сменной.

            Применение датчика термопары

            • Промышленные установки и машиностроение
            • Технологические процессы
            • Холодильные и климатические системы

            Особенности датчика термопары

            • Диапазон измерения от — 40 до + 600 °C
            • Компактный дизайн
            • Универсальные применения
            • Для прямого монтажа в процесс
            • Взрывозащищенные исполнения Ex i, Ex n и NAMUR NE24

            Буклет датчика термопары с резьбовым присоединением, компактное исполнение

             

            Термопара с фланцевый присоединением

            С составной защитной гильзой модель TW40

            Термопары данной серии предназначены для установки в емкостях и трубопроводах. Возможны стандартные фланцы по DIN EN или ASME.

            Эти датчики температуры предназначены для измерения температуры жидких и газообразных сред в условиях умеренной механической нагрузки. Модель защитной гильзы TW40 имеет полностью сварную конструкцию и ввинчивается прямо в соединительную головку. Гильзы из нержавеющей стали используются для неагрессивных среды. Специальное покрытие рекомендуется при использовании в химически агрессивных средах, или твердое износостойкое покрытие для абразивных сред.

            Оба варианта покрытий возможны в качестве дополнительных опций.

            Применение

            • Промышленные установки и машиностроение
            • Энергетика
            • Химическая и нефтехимическая отрасли промышленности
            • Пищевая отрасль промышленности
            • Стерильные производства, отопление и вентиляция, кондиционирование воздуха

            Особенности

            • Диапазон измерения от 0 … 1200°C
            • Составная защитная гильза модели TW40 входит в состав термометра
            • Подпружиненная измерительная вставка (сменная)
            • Взрывозащищенные исполнения Ex i и NAMUR NE24

            Буклет термопары с фланцевым присоединением, модель TW40

             

            Термопара для процесса

            Для установки в защитную гильзу или базовый модуль

            Термопары данной серии могут использоваться в сочетании с большим количеством конструкций защитных гильз. Сменная, расположенная в центре, подпружиненная измерительная вставка, а также удлиненный ход пружины позволяют комбинировать ее с самым широким спектром конструкций соединительной головки.

            Применение

            • Химическая отрасль промышленности
            • Нефтехимическая отрасль промышленности
            • Шельфовый промысел
            • Производство промышленных установок и судостроение

            Особенности

            • Для многочисленных вариантов преобразователей температуры с полевым преобразователем
            • Для установки в любые защитные гильзы стандартной конструкции
            • Подпружиненная измерительная вставка (сменная)
            • Взрывозащищенное исполнение Ex d, Ex i

            Буклет термопары для процесса

             

            Кабельная термопара

            Кабельные термопары без защитных гильз подходят для тех применений, в которых наконечник металлического датчика устанавливается непосредственно в разъёмы (например, в узлы машин и механизмов) или непосредственно в любой процесс с неагрессивными химическими средами без абразива.

            Для установки в защитную гильзу используется подпружиненный компрессионный фитинг, за счёт чего обеспечивается прижатие наконечника датчика к нижней части гильзы. Важным является тот факт, что этот фитинг не позволяет превысить критическое значение силы, воздействующие на измерительный наконечник.

            Применение

            • Машиностроение
            • Двигатели, силовые установки
            • Измерение температуры подшипников
            • Трубопроводы и резервуары

            Особенности

            • Диапазон измерения от 0 до + 1200 °C
            • Вставляются или вкручиваются при помощи опционального резьбового присоединения
            • Изоляция кабеля из ПВХ, силикона, PTFE или стекловолокна
            • Взрывозащищенные исполнения Ex i, Ex n и NAMUR NE24
            • Высокая механическая прочность

            Буклет кабельной термопары без защитных гильз

             

            Термопара для горячеканальных систем

            Термопары серии TC46 имеют датчики, предназначенные для горячеканальных систем и подходящие для всех применений, где требуются металически армированные термопары. Различные типы элементов и присоединений к процессу могут выбираться индивидуально, зависимости от применений. Благодаря гибкости и малому диаметру кабеля, термопары модели TC46 могут использоваться в труднодоступных местах.

            Применение

            • Производство пластмассы и резины
            • Горячеканальные системы с втулками и штуцерами
            • Горячеканальные системы с коллекторами
            • Литейные формы для литьевых машин
            • Для прямого монтажа в процесс

            Особенности

            • Литое соединение наконечника термопары уменьшает вероятность возникновения потенциальных дефектов при монтаже и использовании в горячеканальных системах
            • Датчик может быть установлен в процесс как без дополнительных фитингов, так и с использованием гайки или подпружиненной втулки
            • Оболочка кабеля термопары может изготавливаться из различных материалов, включая аустенит серии 300 и феррит серии 400, нержавеющей стали, так же из коррозионостойких и жаропрочных сплавов
            • Диаметр сенсора 0,5 … 3,0 мм
            • Удлинительный кабель выпускается с различными типами изоляционных материалов. Такими как полиамид, стекловолокно, тефлон или ПВХ, с или без оплетки из нержавеющей стали

            Буклет термопары для горячеканальных систем

             

            Термопара со штуцером

            Для производства пластмассы

            Термопара TC47-NT является общепромышленным датчиком температуры, рассчитанным для всех применений, где требуется измерение низких значений температур. Для измерения температуры наконечник датчика ввинчивается в отверстие с резьбой.

            Термопары со штуцером крепятся на месте при помощи резьбового штуцера. При правильном монтаже резьбовой штуцер обеспечивает давление на наконечник датчика с необходимым для хорошего контакта усилием.

            Применение

            • Производство пластмассы и резины
            • Измерение температуры расширительных сопел машин литья под давлением
            • Коллектора для машин литья под давлением
            • Компрессионные плиты
            • Процессы упаковки

            Особенности

            • Датчик закреплен на конце болта с заранее определенной длиной погоружения
            • Низкопрофильный дизайн
            • Удлинительный кабель выпускается с различными типами изоляции и материалами армирования. Например, стекловолокно, PTFE или ПВХ.
            • С или без оплетки из нержавеющей стали
            • Конструкция из сменных и легко заменяемых элементов

            Буклет термопары со штуцером

             

            Термопара с кольцевым наконечником

            Для производства пластмассы

            Термопара TC47-RL является общепромышленным датчиком температуры для всех применений, где требуется измерение низких значений температуры поверхности. Различные типы элементов и присоединений к процессу могут выбираться индивидуально в зависимости от применений. Для крепления датчика термопары на измеряемой поверхности можно выбирать различные размеры наконечников с отверстием.

            Применение

            • Производство пластмассы и резины
            • Коллектора горячей подачи
            • Целлюлознобумажная отрасль промышленности
            • Процессы упаковки
            • Измерение температуры поверхности

            Особенности

            • Датчик имеет предварительно определенный размер для измерения температуры поверхности
            • Наконечник с отверстием изготовлен из нержавеющей стали
            • Удлинительный кабель выпускается с различными типами изоляции и материалами армирования. Например стекловолокно, PTFE или ПВХ
            • Конструкция из сменных и легко заменяемых элементов
            • Низкопрофильный дизайн

            Буклет термопары с кольцевым наконечником

             

            Высокотемпературный термометр -термопара прямого типа в соответствии со стандартом DIN EN 50 446

            Для измерения высоких температур

            Высокотемпературный термометр — термопара серии TC80 разработана для измерения экстремально высоких температур и соответствует DIN EN 50 446. Высокотемпературный термометр имеет термоэлектрические провода, которые проведены внутри защитной гильзы сквозь капиллярное отверстие керамической изоляции. Защитная гильза изготавливается из высокотемпературной стали или из керамики и может иметь дополнительную внутреннюю трубку. Ее назначение защищать высокотемпературный термометр от механических и химических воздействий измеряемой и окружающей среды.

            Высокотемпературный термометр применение

            • Доменные печи, доменные воздухонагреватели
            • Отжиг и тепловые процессы
            • Переработка мусора, биомассы, сжигание опасных отходов
            • Промышленные установки отопления, тепловые, электрические станции, реакторы
            • Производство стекла, фарфора, керамики, цемента и кирпича

            Высокотемпературный термометр особенности

            • Диапазон применения до +1600 °C (DIN EN 50 446)
            • Защитные гильзы, сделанные из жаропрочной стали или керамики, также с керамической внутренней трубкой
            • Поддерживающая трубка из углеродистой стали
            • Газонепроницаемое подключение к процессу
            • Покрытие (дополнительная опция)

            Буклет высокотемпературного термометра -термопары прямого типа в соответствии со стандартом DIN EN 50 446

             

            Термопара из сапфира

            Для высокотемпературных измерений с защитной камерой

            Данная высокотемпературная термопара с герметичной сапфировой защитой предназначена специально для использования в газовых реакторах. Благодаря монокристаллической структуре сапфир защищает драгоценный металл термопары от воздействия отравляющей среды, присутствующей в агрессивной атмосфере ректора- газификатора.

            Данное патентованное решение успешно используется в различных реакторах по всему миру уже с 1997 года благодаря модели T-FZV. Герметичные соединения в месте контакта сапфира с защитной металлической трубкой, а также система уплотнений вентильного блока в соединительном корпусе предотвращает утечку токсичных газов из реактора.

            Применение

            • Реакторы для газификации
            • Реакторы по сжижению газа
            • Установки регенерации серы

            Особенности

            • В 3 раза больший срок службы по сравнению с цельнокерамическими защитными трубками благодаря монокристаллической структуре сапфирового сенсора
            • Высокая степень безопасности в процессах до 1700 °C (3092 °F) и 65 бар (943 ф/кв. дюйм)
            • Снижение времени незапланированных простоев
            • Повышенная безопасность благодаря системе двойного уплотнения, предотвращающей выброс ядовитой среды
            • Экономичное решение за счет ремонтопригодности сенсора и исключения системы продувки

            Буклет термопары из сапфира

             

            Термопара для применения в условиях высокого давления

            Термопары высокого давления используются для измерения температуры в промышленности. Данные термопары применяются в процессах, где необходимо надежное измерение температуры и к которым предъявляются высокие требования, например производство и переработка пластмасс.

            Каждая термопара TC90 разрабатывается и изготавливается в соответствии с индивидуальными требованиями заказчика. Эти термопары изготавливаются с использованием специальных производственных процессов, а для контроля и обеспечения качества применяются конкретные методы тестирования и испытания материалов.

            Применение

            • Производство пластмассы
            • Общие применения для высоких давлений

            Особенности

            • Различные версии по спецификации заказчика
            • Различные присоединения к процессу
            • Быстрое время отклика
            • Конструкция обеспечивающая высокую надежность и виброустойчивость
            • Различные типы термопар и электрических подключений

            Буклет термопары для применения в условиях высокого давления

             

            Необходима консультация ?

            Понимая важность настоящих и будущих задач наших заказчиков, мы формируем оптимальные решения для реализации проектов в различных отраслях промышленности.

            Для получения консультации свяжитесь со специалистом нашей компании по телефону
            +7 812 740-7135 или отправьте запрос на коммерческое предложение:

            Запросить коммерческое предложение

            Запросить предложение

            Термопары-Термопары-Что такое термопара-Типы термопар

            Добро пожаловать на ThermocoupleInfo.com!

            Что такое термопара?
            Термопара — это датчик, используемый для измерения температуры. Термопары состоят из двух проводов из разных металлов. Ножки проволоки свариваются на одном конце, образуя стык. Это место, где измеряется температура. Когда соединение испытывает изменение температуры, создается напряжение.Затем напряжение можно интерпретировать с помощью справочных таблиц термопар для расчета температуры.

            Существует множество типов термопар, каждая из которых имеет свои уникальные характеристики с точки зрения температурного диапазона, долговечности, вибростойкости, химической стойкости и совместимости с областями применения. Типы J, K, T и E — это термопары из «недрагоценных металлов», наиболее распространенные типы термопар. Термопары типов R, S и B — это термопары из благородных металлов, которые используются в высокотемпературных приложениях (подробности см. В разделе диапазоны температур термопар. ).

            Термопары используются во многих промышленных, научных и OEM-приложениях.
            Их можно найти практически на всех промышленных рынках: электроэнергетика, нефть / газ,
            Фармацевтика, биотехнологии, цемент, бумага и целлюлоза и т. Д. Термопары также
            используется в бытовых приборах, таких как плиты, печи и тостеры.

            Термопары обычно выбирают из-за их низкой стоимости и высокой температуры.
            ограничения, широкий диапазон температур и прочный характер.

            Прежде чем обсуждать различные типы термопар, следует отметить, что термопары часто заключают в защитную оболочку, чтобы изолировать ее от окружающей атмосферы. Эта защитная оболочка значительно снижает воздействие коррозии.
            Термопара типа K (никель-хром / никель-алюмель): Тип K является наиболее распространенным типом термопар. Он недорогой, точный, надежный и имеет широкий температурный диапазон.

            Диапазон температур:

            • Провод для термопар, от –454 до 2300F (от –270 до 1260 ° C)
            • Удлинительный провод, от 32 до 392F (от 0 до 200C)

            Точность (в зависимости от того, что больше):

            • Стандарт: +/- 2.2C или +/- 0,75%
            • Специальные пределы погрешности: +/- 1,1 ° C или 0,4%

            Термопара типа J (железо / константан): Тип J также очень распространен. Он имеет меньший температурный диапазон и более короткий срок службы при более высоких температурах, чем тип K. Он эквивалентен типу K с точки зрения затрат и надежности.

            Диапазон температур:

            • Провод для термопар, от -346 до 1400F (от -210 до 760 ° C)
            • Удлинительный провод, от 32 до 392F (от 0 до 200C)

            Точность (в зависимости от того, что больше):

            • Стандарт: +/- 2.2C или +/- 0,75%
            • Специальные пределы погрешности: +/- 1,1 ° C или 0,4%

            Термопара типа T (медь / константан): термопара типа T является очень стабильной и часто используется в приложениях с очень низкими температурами, таких как криогенная техника или морозильники со сверхнизкой температурой.

            Диапазон температур:

            • Провод для термопар, от -454 до 700F (от -270 до 370C)
            • Удлинительный провод, от 32 до 392F (от 0 до 200C)

            Точность (в зависимости от того, что больше):

            • Стандарт: +/- 1.0C или +/- 0,75%
            • Специальные пределы погрешности: +/- 0,5 ° C или 0,4%

            Термопара типа E (никель-хром / константан): тип E имеет более сильный сигнал и более высокую точность, чем тип K или тип J, в умеренных диапазонах температур от 1000F и ниже. См. Диаграмму температуры (ссылка) для получения подробной информации.

            Диапазон температур:

            • Провод для термопар, от -454 до 1600F (от -270 до 870 ° C)
            • Удлинительный провод, от 32 до 392F (от 0 до 200C)

            Точность (в зависимости от того, что больше):

            • Стандарт: +/- 1.7C или +/- 0,5%
            • Специальные пределы погрешности: +/- 1,0 ° C или 0,4%

            Термопара типа N (Nicrosil / Nisil): Тип N имеет те же пределы точности и температуры, что и Тип K. Тип N немного дороже.

            Диапазон температур:

            • Провод для термопар, от -454 до 2300F (от -270 до 392 ° C)
            • Удлинительный провод, от 32 до 392F (от 0 до 200C)

            Точность (в зависимости от того, что больше):

            • Стандарт: +/- 2.2C или +/- 0,75%
            • Специальные пределы погрешности: +/- 1,1 ° C или 0,4%

            ТЕРМОПАРЫ NOBLE METAL (Тип S, R и B):
            Термопары из благородных металлов выбраны за их способность выдерживать чрезвычайно высокие температуры, сохраняя при этом свою точность и срок службы. Они значительно дороже термопар из недрагоценных металлов.
            
            Термопара типа S (платина родий — 10% / платина): Тип S используется в приложениях с очень высокими температурами.Обычно он используется в биотехнологической и фармацевтической отраслях. Иногда он используется в приложениях с более низкими температурами из-за его высокой точности и стабильности.

            Диапазон температур:

            • Провод для термопар, от -58 до 2700F (от -50 до 1480C)
            • Удлинительный провод, от 32 до 392F (от 0 до 200C)

            Точность (в зависимости от того, что больше):

            • Стандарт: +/- 1,5 ° C или +/- 0,25%
            • Специальные пределы погрешности: +/- 0.6C или 0,1%

            Термопара типа R (платина-родий -13% / платина): Тип R используется при очень высоких температурах. Он имеет более высокий процент родия, чем тип S, что делает его более дорогим. Type R очень похож на Type S с точки зрения производительности. Иногда он используется в приложениях с более низкими температурами из-за его высокой точности и стабильности.

            Диапазон температур:

            • Провод для термопар, от -58 до 2700F (от -50 до 1480C)
            • Удлинительный провод, от 32 до 392F (от 0 до 200C)

            Точность (в зависимости от того, что больше):

            • Стандарт: +/- 1.5C или +/- 0,25%
            • Специальные пределы погрешности: +/- 0,6 ° C или 0,1%

            Термопара типа B (платина родий — 30% / платина родий — 6%): термопара типа B используется в приложениях с очень высокими температурами. У него самый высокий температурный предел из всех термопар, перечисленных выше. Он поддерживает высокий уровень точности и стабильности при очень высоких температурах.

            Диапазон температур:

            • Провод для термопар, от 32 до 3100F (от 0 до 1700C)
            • Удлинительный провод, от 32 до 212F (от 0 до 100C)

            Точность (в зависимости от того, что больше):

            • Стандарт: +/- 0.5%
            • Специальные пределы погрешности: +/- 0,25%

            Заземленные термопары: это наиболее распространенный тип спая. Термопара заземляется, когда оба провода термопары и оболочка свариваются вместе, образуя одно соединение на конце зонда. Заземленные термопары имеют очень хорошее время отклика, потому что термопара находится в прямом контакте с оболочкой, что позволяет легко передавать тепло. Недостатком заземленной термопары является то, что термопара более восприимчива к электрическим помехам.Это связано с тем, что оболочка часто контактирует с окружающей областью, создавая путь для помех.

            Незаземленные термопары (или незаземленные обычные термопары): термопара не заземлена, когда провода термопары свариваются вместе, но они изолированы от оболочки. Провода часто разделены минеральной изоляцией.

            Открытые термопары (или «термопары с неизолированной проволокой»): термопара становится оголенной, когда провода термопары свариваются вместе и непосредственно вставляются в технологический процесс.Время отклика очень быстрое, но оголенные провода термопары более подвержены коррозии и разрушению. Если ваше приложение не требует открытых соединений, этот стиль не рекомендуется.

            Незаземленная Необычная: Незаземленная нестандартная термопара состоит из двойной термопары, изолированной от оболочки, и каждый из элементов изолирован друг от друга.

            Сравнение оболочки термопары:

            316SS (нержавеющая сталь): это наиболее распространенный материал оболочки.Он относительно устойчив к коррозии и экономичен.
            304SS: Эта оболочка не так устойчива к коррозии, как 316SS. Разница в стоимости между 316SS и 304SS является номинальной.
            Inconel (зарегистрированная торговая марка) 600: Этот материал рекомендуется для высококоррозионных сред.

            Каковы специальные пределы ошибок (SLE)?

            Особые пределы погрешности: эти термопары изготовлены из термопарного провода более высокого качества, что увеличивает их точность.Они дороже стандартных термопар.

            Стандартные пределы погрешности: в этих термопарах используется стандартный провод «класса термопар». Они менее дорогие и более распространенные.

            М.И. Кабель (с минеральной изоляцией) используется для изоляции проводов термопар друг от друга и от металлической оболочки, которая их окружает. Кабель MI имеет два (или четыре в дуплексном режиме) провода термопары, идущие по середине трубки. Затем трубка заполняется порошком оксида магния и уплотняется, чтобы обеспечить надлежащую изоляцию и разделение проводов.Кабель MI помогает защитить провод термопары от коррозии и электрических помех.

            Системная ошибка вычисляется путем сложения точности датчика температуры (термопары) и точности измерителя, используемого для считывания сигнала напряжения. Например, термопара типа K имеет точность +/- 2,2 ° C выше 0 ° C. Допустим, счетчик имеет точность +/- 1С. Это означает, что общая погрешность системы составляет +/- 3,3 ° C выше 0 ° C.

            Диапазон температур:
            Во-первых, учтите разницу в диапазонах температур.Термопары из благородных металлов могут достигать 3100 F, в то время как стандартные RTD имеют предел 600 F, а RTD с расширенным диапазоном имеют предел 1100 F.

            Стоимость:
            Термопара с простым штоком в 2–3 раза дешевле, чем RTD с простым штоком. Узел головки термопары примерно на 50% дешевле, чем узел эквивалентной головки RTD.

            Точность, линейность и стабильность:
            Как правило, RTD более точны, чем термопары.Особенно это актуально в более низких диапазонах температур. RTD также более стабильны и имеют лучшую линейность, чем термопары. Если точность, линейность и стабильность являются вашими первоочередными задачами, и ваше приложение находится в пределах температурных пределов RTD, выберите RTD.

            Прочность:
            В сенсорной индустрии RTD считаются менее прочным сенсором по сравнению с термопарами. Однако REOTEMP разработал производственные технологии, которые значительно повысили долговечность наших датчиков RTD.Эти методы делают RTD REOTEMP почти эквивалентными термопарам с точки зрения долговечности.

            Время отклика:
            RTD не могут быть заземлены. По этой причине у них более медленное время отклика, чем у заземленных термопар. Кроме того, термопары могут быть размещены внутри оболочки меньшего диаметра, чем RTD. Меньший диаметр оболочки увеличивает время отклика. Например, заземленная термопара внутри диаметром 1/16 дюйма. оболочка будет иметь более быстрое время отклика, чем RTD диаметром ¼ ”.ножны.

            Типы термопар — Типы термопар

            Термопара типа J: Тип J также очень распространен. Он имеет меньший температурный диапазон и более короткий срок службы при более высоких температурах, чем тип K. Он эквивалентен типу K с точки зрения затрат и надежности.

            Тип J Температурный диапазон:

            • Провод для термопар, от -346 до 1400F (от -210 до 760 ° C)
            • Удлинительный провод, от 32 до 392F (от 0 до 200C)

            Тип J Точность (в зависимости от того, что больше):

            • Стандарт: +/- 2.2C или +/- 0,75%
            • Специальные пределы погрешности: +/- 1,1 ° C или 0,4%

            Рекомендации по применению термопар типа J с неизолированным проводом:

            • Тип J хорошо подходит для окислительной атмосферы

            Справочная таблица термопар типа J

            Термопара типа K (никель-хром / никель-алюмель): Тип K является наиболее распространенным типом термопар.Он недорогой, точный, надежный и имеет широкий температурный диапазон. Тип K обычно используется в ядерных приложениях из-за его относительной радиационной стойкости. Максимальная постоянная температура составляет около 1100 ° C.

            Тип K Температурный диапазон:

            • Проволока для термопар, от –454 до 2300F (от –270 до 1260 ° C)
            • Удлинительный провод, от 32 до 392F (от 0 до 200C)

            Тип K Точность (в зависимости от того, что больше):

            • Стандарт: +/- 2.2C или +/- 0,75%
            • Специальные пределы погрешности: +/- 1,1 ° C или 0,4%

            Рекомендации по применению термопар типа K с неизолированным проводом:

            • Тип K хорошо подходит для окислительной атмосферы

            Справочная таблица термопар типа K

            Термопара типа T (медь / константан): термопара типа T является очень стабильной и часто используется в приложениях с очень низкими температурами, таких как криогенная техника или морозильники со сверхнизкой температурой.Он также встречается в других лабораторных условиях. Тип T имеет отличную воспроизводимость в диапазоне от –380F до 392F (от –200C до 200C).

            Температурный диапазон типа T:

            • Проволока для термопар, от –454 до 700F (от –270 до 370C)
            • Удлинительный провод, от 32 до 392F (от 0 до 200C)

            Тип T Точность (в зависимости от того, что больше):

            • Стандарт: +/- 1,0 ° C или +/- 0,75%
            • Специальные пределы погрешности: +/- 0.5C или 0,4%

            Рекомендации по применению термопар типа T с неизолированным проводом:

            • Тип T хорошо подходит для окислительной атмосферы

            Справочная таблица термопар типа T

            Термопара типа N (Nicrosil / Nisil): Тип N имеет те же пределы точности и температуры, что и Тип K. Тип N немного дороже. Тип N имеет лучшую воспроизводимость в диапазоне от 572F до 932F (от 300C до 500C) по сравнению с типом K.

            Тип N Диапазон температур:

            • Максимальная непрерывная рабочая температура: до 2300F (1260 ° C)
            • Краткосрочное использование: 2,336F (1,280C)
            • Провод для термопар, от -454 до 2300F (от -270 до 1260 ° C)
            • Удлинительный провод, от 32 до 392F (от 0 до 200C)

            Тип N Точность (в зависимости от того, что больше):

            • Стандарт: +/- 2,2 ° C или +/- 0,75%
            • Специальные пределы погрешности: +/- 1.1С или 0,4%

            Рекомендации по применению термопар типа E с неизолированным проводом:

            • Тип N лучше выдерживает окисление при высоких температурах по сравнению с типом K.

            Справочная таблица термопар типа N

            Термопара типа E (никель-хром / константан): тип E имеет более сильный сигнал и более высокую точность, чем тип K или тип J, в умеренных диапазонах температур от 1000F и ниже.Тип E также более стабилен, чем тип K, что увеличивает его точность.

            Тип E Температурный диапазон:

            • Провод для термопар, от -454 до 1600F (от -270 до 870 ° C)
            • Удлинительный провод, от 32 до 392F (от 0 до 200C)

            Тип E Точность (в зависимости от того, что больше):

            • Стандарт: +/- 1,7 ° C или +/- 0,5%
            • Специальные пределы погрешности: +/- 1,0 ° C или 0,4%

            Рекомендации по применению термопар типа E с неизолированным проводом:

            • В окислительной или инертной атмосфере рабочий диапазон составляет примерно от –418F до 1,652F (от –250C до 900C).

            Справочная таблица термопар типа E

            Термопара типа B (платина родий — 30% / платина родий — 6%): термопара типа B используется в приложениях с очень высокими температурами. У него самый высокий температурный предел из всех термопар, перечисленных выше. Он поддерживает высокий уровень точности и стабильности при очень высоких температурах. Тип B имеет более низкий выход, чем другие благородные металлы (тип R и тип S) при температурах ниже 1112F (600C).

            Тип B Температурный диапазон:

            • Провод для термопар, от 32 до 3100F (от 0 до 1700C)
            • Удлинительный провод, от 32 до 212F (от 0 до 100C)

            Точность (в зависимости от того, что больше):

            • Стандарт: +/- 0,5%
            • Специальные пределы погрешности: +/- 0,25%

            Справочная таблица термопар типа B

            Термопара типа R (платина-родий -13% / платина): Тип R используется при очень высоких температурах.Он имеет более высокий процент родия, чем тип S, что делает его более дорогим. Type R очень похож на Type S с точки зрения производительности. Иногда он используется в приложениях с более низкими температурами из-за его высокой точности и стабильности. Тип R имеет немного более высокую выходную мощность и улучшенную стабильность по сравнению с типом S.

            Температурный диапазон типа R:

            • Проволока для термопар, от -58 до 2700F (от -50 до 1480 ° C)
            • Удлинительный провод, от 32 до 392F (от 0 до 200C)

            Точность (в зависимости от того, что больше):

            • Стандарт: +/- 1.5C или +/- 0,25%
            • Специальные пределы погрешности: +/- 0,6 ° C или 0,1%

            Справочная таблица термопар типа R

            Термопара типа S (платина родий — 10% / платина): Тип S используется в приложениях с очень высокими температурами. Обычно он используется в биотехнологической и фармацевтической отраслях. Иногда он используется в приложениях с более низкими температурами из-за его высокой точности и стабильности.Тип S часто используется с керамической защитной трубкой.

            Тип S Диапазон температур:

            • Максимальная непрерывная рабочая температура: до 2,912F (1600 ° C)
            • Кратковременное использование: до 3092F (1700C)
            • Провод для термопар, от -58 до 2700F (от -50 до 1480C)
            • Удлинительный провод, от 32 до 392F (от 0 до 200C)

            Точность (в зависимости от того, что больше):

            • Стандарт: +/- 1.5C или +/- 0,25%
            • Специальные пределы погрешности: +/- 0,6 ° C или 0,1%

            Рекомендации по применению термопар типа J с неизолированным проводом:

            • Тип S можно использовать в инертной и окислительной атмосфере при температуре до 2,912F (1600C) непрерывно и
              до 3092F (1700C) для краткосрочного использования.

            Справочная таблица термопар типа S

            Как выбрать термопары для систем измерения температуры

            Для многих тестовых приложений измерение температуры является необходимостью.Например, при испытании авиационного двигателя вам может потребоваться измерить температуру коллектора или температуру выхлопных газов. Чтобы помочь вам выполнить эти измерения, VTI Instruments предлагает ряд опций, в том числе серию прецизионных приборов для измерения напряжения EX1000A и надежную систему измерения термопар RX1032.

            Термопары

            , возможно, являются наиболее распространенным типом датчиков температуры, хотя вы также можете использовать резистивные датчики температуры (RTD) или термисторы.Серия EX1000A поддерживает все три типа датчиков, а RX1032 поддерживает только термопары.

            Термопары изготавливаются путем сварки двух разных типов металлов. Это соединение разнородных металлов будет генерировать напряжение, пропорциональное температуре. Существует много различных типов термопар, и разные типы обозначаются буквой. Некоторые из наиболее распространенных типов термопар: J, K, T, E, S, R, B и N.

            Поскольку существует множество разновидностей термопар и они измеряют температуру в широком диапазоне температур (до 1800 ° C), термопары являются предпочтительным датчиком для многих приложений, требующих использования сильного тепла.При использовании в высокотемпературных условиях датчик помещается в металлический зонд, который защищает датчик от тепла. Термопары, как правило, недорогие, хотя цены могут резко возрасти, если для вашего приложения требуется специальный корпус.

            Тип термопары, которую вы должны выбрать, зависит от точности и диапазона температур, который вам нужен. Например, термопары типа J имеют диапазон температур от -200 ° C до 1200 ° C, а термопары типа K имеют диапазон температур от -200 ° C до 1372 ° C.При подключении к RX1032 термопары типа J и типа K имеют типичную точность ± 0,53 ° C. Другие типы термопар охватывают другие диапазоны температур и имеют разную точность, как показано на рисунке ниже.

            При использовании термопар следует учитывать компенсацию холодного спая, обеспечиваемую прибором. Когда вы подключаете термопару ко входу прибора, вы фактически формируете там еще одну термопару. Если температура на входном соединении неизвестна, напряжение, генерируемое соединением разнородных металлов на клеммной колодке, приведет к нарушению измерения.

            Для достижения максимальной точности и стабильности приборы измерения температуры VTI имеют встроенные изотермические входные секции, которые контролируются прецизионными термисторами, по одному на каждые четыре входных канала. Чтобы гарантировать, что измерения температуры холодного спая коррелируют по току и времени с входными каналами, каналы термистора измеряются при каждом сканировании, обеспечивая максимальное временное разделение менее 4 мс между измерением входного канала и связанного с ним холодного спая. измерение температуры.Для пользователей, которые предпочитают использовать внешний холодный спай, EX10xxA также позволяет программировать до 48 уникальных температур внешнего холодного спая, по одному для каждого входного канала, а входы внутреннего и внешнего термистора холодного спая могут быть смешаны по всему блоку на одном на канал.

            Для получения дополнительной информации о термопарах и их использовании в вашей тестовой системе, свяжитесь с одним из наших торговых представителей, посетив powerandtest.com/sales. Вы также можете написать нам по электронной почте в отдел продаж[email protected] или позвоните по телефону 800-733-5427 или 858-450-0085.

            Термопары и измерение температуры — Журнал соответствия

            Один из наших членов предложил мне написать о термопарах и измерении температуры. По этой теме написаны учебники; Я могу лишь дать общий обзор предмета. Поскольку измерение температуры является неотъемлемой частью каждой оценки безопасности, возможно, я смогу развенчать некоторые правила, применяемые различными центрами сертификации.

            Не принимая во внимание доступные горячие части, почему мы измеряем температуру и как мы решаем, какие части следует измерять? Какая опасность предотвращается, контролируется или ограничивается в результате измерения температуры в электронном оборудовании? Почему мы измеряем повышение температуры, а не абсолютную температуру?
            Почему мы используем термопары, а не другие устройства для измерения температуры? И как работают термопары
            ?

            Теория термопар
            Давайте сначала займемся этим последним вопросом.Согласно ANSI MC96-1, термопара — это «два разнородных термоэлемента, соединенных таким образом, чтобы создавать термоэдс, когда измерительный и эталонный спая находятся при разных температурах».

            В этом определении есть три важнейших понятия: «термоэлементы», «термоэдс» и «спай». Наиболее важным понятием является «термоэдс».

            В 1821 году Томас Иоганн Зеебек обнаружил, что в замкнутой цепи, состоящей из двух разнородных металлов (термоэлементов), электрический ток будет течь, если температура одного спая выше температуры другого.Это явление известно как «эффект Зеебека». См. Рисунок 1. «Схема» состоит из термопары. Этот эффект проявляют все разнородные металлы.

            Рисунок 1: Эффект Зеебека

            Обратите внимание, что у каждого провода два конца. При включении в цепь каждый провод имеет два соединения, по одному на каждом конце провода. Если соединение включает разнородные металлы, провода становятся термоэлементами. Если в обоих соединениях используются разнородные металлы, система становится термопарой, где один переход является «измерительным спаем», а другой конец — «эталонным спаем».”

            Каждый спай термоэлемента генерирует напряжение (термоэдс), пропорциональное температуре. Когда два спая термоэлемента имеют одинаковую температуру, термоэдс равны, и в цепи отсутствует ток. Когда температура одного соединения выше или ниже, чем у другого соединения, амперметр покажет ток, который пропорционален разнице температур между двумя соединениями и площадям соединений.

            (Сложная часть системы состоит в том, чтобы подключить счетчик таким образом, чтобы нейтрализовать влияние неизмеряемых соединений разнородных металлов.Подробнее об этом позже.)

            Рисунок 2 представляет собой схему, эквивалентную рисунку 1. Каждое соединение может быть повторно представлено последовательно включенной батареей и резистором. На рисунке 2 термоэдс Eland E2 являются функцией комбинации различных металлов и пропорциональны температурам переходов. Сопротивления R1 и R2 пропорциональны площади соответствующих переходов.
            На рисунке 2 I пропорционален разнице температур между переходом 1 и переходом 2. Но I также пропорционален значениям R1 и R2.Значения R1 и R2 пропорциональны площадям стыков, которые нельзя предсказать и повторить. Следовательно, хотя I пропорционален разности температур, его нельзя использовать для определения разницы температур, если значения R1 и R2 не определены и не учтены.

            Рисунок 2: Эквивалентная схема

            Мы можем устранить влияние R1 и R2, заменив амперметр на вольтметр.См. Рисунок 3. Вольтметр измеряет разность напряжений E + E1 — E2 между двумя переходами. Если нам известна температура эталонного перехода, то мы можем определить напряжение E2, просмотрев в таблицах напряжение, соответствующее температуре эталонного перехода. Теперь мы можем решить уравнение E1 = E + E2. Теперь вернемся к таблицам и найдем E1 и его температуру, которая является температурой измерительного перехода.

            Рисунок 3: Практичный термометр с термопарой

            Если температура холодного спая равна 0 ° C (в ледяной бане), то, поскольку напряжения в таблицах указаны для 0 ° C, E2 = 0 и E = E 1.Теперь мы можем исключить этап суммирования и просто считывать температуру прямо из таблиц.

            Соединения вольтметра
            Теперь вопрос: что делать с соединением (соединениями) железного провода с медными проводами счетчика? Вспомните два утверждения: во-первых, все разнородные металлы проявляют эффект Зеебека. Таким образом, соединение железного провода с двумя медными проводами образует еще одну термопару. Во-вторых, когда два перехода имеют одинаковую температуру, термоэдс равны, и в цепи отсутствует ток.Итак, мы помещаем два соединения железо-медь на изотермический блок, чтобы температура одного соединения была такой же, как температура другого соединения. (См. Рисунок 3.) Таким образом, два дополнительных перехода компенсируются и не влияют на измерение.
            Температура холодного спая
            Необходимо определить температуру холодного спая. Есть несколько способов сделать это.
            Во-первых, мы можем заставить соединение нагреться до определенной температуры. Самый очевидный — это ледяная ванна.Но это громоздко.

            Или, во-вторых, мы можем поместить эталонный спай на изотермический блок и измерить его температуру каким-либо другим способом. Обычно это делается с помощью термистора.

            Или, в-третьих, мы можем использовать схему батареи и термистора для генерации такого же напряжения, как если бы эталонная термопара была при 0 ° C. Это «точка электронного льда».

            В каждом случае и, возможно, после некоторых промежуточных шагов, результатом является напряжение (пропорциональное температуре) на измерительном переходе.Следующим шагом является преобразование напряжения в температуру.

            Преобразование напряжения в температуру
            Во-первых, мы можем просто найти напряжение в таблице и прочитать соответствующую температуру. Это можно было сделать вручную или с помощью электронной памяти.

            Или мы можем вычислить температуру из уравнения зависимости между напряжением и температурой.

            Или, мы можем предположить, что зависимость напряжения от температуры является линейной, измерить напряжение, использовать масштабный коэффициент и считать температуру (с некоторой неточностью).

            (Отношение напряжения к температуре термопары не является линейным. Термопара типа K приближается к линейности в диапазоне температур от 0 до 1000 ° C и является предпочтительной термопарой для использования с масштабирующим вольтметром.)

            К счастью, большинство современного оборудования для измерения термопар учитывает все эти параметры, поэтому нам не нужно беспокоиться о измерительных переходах, изотермических блоках, эталонных спаях, температуре эталонного спая, соотношении напряжения и температуры или нелинейности.Нам нужно только приложить термопару или зонд к объекту и прочитать температуру.

            Типы термопар
            Существует много различных типов термопар, и наиболее распространенные типы стандартизированы буквенным обозначением и цветовым кодированием проводов, соединителей и изотермических соединительных блоков. Сертификационные центры стандартизировали термопары типа J, потому что они недорогие и, следовательно, популярные и легкодоступные, а также имеют подходящий температурный диапазон.

            Несмотря на эту стандартизацию, случаются путаницы. Стакан с ледяной водой не покажет смешение типов термопар, поскольку по соглашению 0 ° C соответствует 0 В для всех типов термопар. Вместо этого чашка кипящей воды подтверждает, является ли система однородной и откалиброванной.

            Сравнение термопар и других термометров
            Почему мы используем термопары, а не другие устройства для измерения температуры? Безусловно, одна из причин заключается в том, что термопары существуют уже давно и хорошо характеризуются своими характеристиками.За счет стандартизации одной конкретной системы, термопар, устраняется одна из переменных в измерении температуры.

            Термопары

            , как правило, для оценки безопасности имеют относительно низкую тепловую массу по сравнению с измеряемой деталью. Это необходимо, потому что термопара всегда отводит тепло от объекта измерения и на определенную величину снижает температуру. Чтобы свести к минимуму эту ошибку, мы используем термопару наименьшего размера, которая практически возможна для конкретного измерения. CSA, например, указывает No.Провод термопары WG 30 А со сварным спаем.

            Крепление для термопары
            Крепление термопары к измеряемой детали также имеет решающее значение для точного измерения температуры. Спай термопары должен находиться в непосредственном контакте с поддоном или измеряемым материалом. Это означает, что если для крепления термопары используется эпоксидный клей, между термопарой и поддоном не должно быть цемента. В противном случае в цементе будет температурный градиент.Термопара будет измерять температуру в месте ее расположения внутри эпоксидной смолы, которая обязательно будет ниже, чем у измеряемой посуды.

            В некоторых случаях эпоксидная смола или другие средства крепления могут действовать как термоизолятор для посуды, так что температура, измеренная термопарой, на самом деле выше, чем температура без эпоксидной смолы или других средств крепления.

            Общее правило: используйте как можно меньше материала для крепления термопары к посуде.

            Опасности
            Какую опасность можно предотвратить, контролировать или ограничить в результате измерения температуры в электронном оборудовании? Это совсем не очевидно ни интуитивно, ни при изучении различных стандартов сертификационных органов. Мы начинаем получать представление об опасности из заголовка раздела 7.2 стандарта IEC 348 «Требования безопасности для электронных измерительных приборов». Название: Сохранение изоляции.

            Основная цель измерения температуры состоит в том, чтобы определить, что вся связанная с безопасностью изоляция используется в пределах своих температурных номиналов.Когда это будет выполнено, мы можем быть уверены, что изоляция не будет чрезмерно нагружена температурой, и, следовательно, она будет «сохранена». Фундаментальное предположение состоит в том, что если изоляция используется в пределах допустимого температурного диапазона, она вряд ли выйдет из строя, то есть сохранится в течение всего срока службы.

            Предотвращаемая опасность — это опасность, которая может возникнуть в результате выхода из строя конкретной изоляции. Часто нарушение изоляции приводит к поражению электрическим током.Нарушение изоляции в электронном оборудовании также может привести к возгоранию из-за поражения электрическим током.

            Измерения
            Теперь мы можем начать решать, какие кастрюли следует измерять. Очевидно, мы измеряем всю изоляцию, связанную с безопасностью. Сюда входят трансформаторы, индукторы в цепях питания, печатные монтажные платы, корпуса переключателей, провода с изоляцией из термопласта и т. Д.

            Но в трансформаторе мы измеряем температуру провода, а не температуру изоляции. Почему? Температура провода нагревает изоляцию, и, поскольку провод находится в тесном контакте с изоляцией, температура провода является наихудшей температурой изоляции.Кроме того, большинство электрических изоляторов также являются теплоизоляторами, поэтому измерить самые горячие точки на изоляции сложно, если вообще возможно.

            В некоторых стандартах мы обязаны измерять полупроводниковые приборы и резисторы. Почему мы измеряем эти компоненты, если они не являются защитной изоляцией? Мы делаем это, потому что изоляция провода может соприкоснуться с устройствами и сгореть.

            Мы также измеряем полимерные материалы и конденсаторы. Полимерные материалы используются в качестве ограждений и конструкций.Здесь также необходимо «законсервировать» материал, чтобы сохранить свои ограждающие и структурные функции; сохранение достигается за счет использования материала в пределах его рейтингов.

            Электролитические конденсаторы могут взорваться при слишком высокой температуре, поэтому мы измеряем их температуру. Тем не менее, большинство современных конденсаторов модемов снабжены механизмами сброса давления, но требование остается неизменным. Конденсаторы X и Y, по сути, представляют собой изоляцию между линиями и между фазой и землей, которые должны использоваться в пределах их температурных номиналов, если изоляция должна быть сохранена.

            Повышение температуры
            Почему мы измеряем повышение температуры, а не абсолютную температуру? Это сложный вопрос, основанный на предыдущем обсуждении. В предыдущем обсуждении я подразумевал, что каждый материал, будь то изоляция, полимерный материал или электролитический конденсатор, не сможет выполнять свою функцию при некоторой абсолютной температуре. Если наша цель состоит в том, чтобы избежать выхода из строя за счет эксплуатации изоляции, полимерных материалов, электролитических конденсаторов и т. Д. В пределах их номинальных значений, то нам следует позаботиться об абсолютных температурах.

            Проблема с абсолютной температурой заключается в том, что если мы должны измерять температуру в среде 20 ° C, а кто-то другой должен измерять температуру в среде 25 ° C, тогда наши измерения могут показать приемлемую производительность, в то время как их измерения могут показать неприемлемую производительность. Но если мы вычтем температуру окружающей среды, мы получим почти одинаковое число.

            Пределы превышения температуры, указанные в стандартах, являются консервативными по сравнению с номинальными температурами изоляции и т. Д.И они предполагают, что температура окружающей среды будет в районе 20-25 ° C.Например, для типичной изоляции класса 105 допускается повышение температуры до 65 ° C.Таким образом, если температура окружающей среды 25 ° C, абсолютная температура составляет 90 °. ° C, что ниже номинального значения 105 ° C.

            Измерения и пределы превышения температуры используются с целью стандартизации измерений между сторонами, когда окружающая среда не контролируется тщательно.

            Из-за нехватки места я рассмотрел только ограниченное количество деталей по этой теме.Мой выбор предметов основан на моем личном опыте (или, скорее, проблемах), с которыми я столкнулся при измерении температуры и использовании термопар.

            Ричард Нут — консультант по безопасности продукции, занимающийся безопасным проектированием, безопасным производством, сертификацией безопасности, стандартами безопасности и судебно-медицинскими исследованиями. Г-н Нут имеет степень бакалавра наук. Кандидат физических наук в Политехническом университете штата Калифорния в Сан-Луис-Обиспо, Калифорния.Он учился по программе MBA в Университете Орегона. Он бывший сертифицированный следователь по расследованию пожаров и взрывов. Нуте — пожизненный старший член IEEE, член-учредитель Общества инженеров по безопасности продукции (PSES) и директор Совета директоров IEEE PSES. Он был председателем технической программы первых 5 ежегодных симпозиумов PSES и был техническим докладчиком на каждом симпозиуме. Целью г-на Нута как директора IEEE PSES является изменение среды безопасности продукции с ориентированной на стандарты на ориентированную на инженерию; дать возможность инженерному сообществу разрабатывать и производить безопасный продукт без использования стандарта безопасности продукта; сделать технику безопасности обязательным курсом в учебных программах по электротехнике.

            Как работают термопары? Краткое руководство

            Термопары — это надежные датчики температуры, которые используются во многих промышленных приложениях. Узнайте, что такое термопары, как они работают и почему они так популярны.

            Термопары — это электрические устройства, используемые для измерения температуры. Их точность, быстрое время реакции и способность выдерживать сильные вибрации, высокое давление и экстремальные температуры делают их идеальными для широкого спектра применений.Но как работает термопара?

            Принцип работы термопары

            Принцип работы термопары основан на эффекте Зеебека или термоэлектрическом эффекте, который относится к процессу преобразования тепловой энергии в электрическую. Эффект описывает электрическое напряжение, которое возникает при соединении двух разных проводников, и то, как создаваемое напряжение изменяется в зависимости от температуры.

            Базовая конструкция термопары состоит из двух разнородных металлических проводов, каждая из которых имеет разные электрические свойства при разных температурах.Два металла находятся в контакте — касаются друг друга, скручены или сварены — на одном конце; это точка измерения . На другом конце находится точка подключения , названная так потому, что она подключается к считывателю напряжения. Когда температура изменяется в точке измерения, изменяется и электронная плотность каждой металлической проволоки. Эта изменяющаяся электронная плотность представляет собой напряжение , которое измеряется в точке подключения.

            Обратите внимание, что термопары фактически не измеряют абсолютную температуру.Вместо этого они измеряют разность температур между точкой измерения и точкой подключения. Вот почему термопарам также необходима компенсация холодного спая , которая гарантирует, что температура окружающей среды на соединительных выводах холодного спая не влияет на результат измерения, что позволяет получать более точные показания.

            Металлические пары в термопарах

            Для того, чтобы термопара работала хорошо, два ее провода должны обеспечивать как можно больший контраст в индивидуальных электроотрицательностях.Это сделано для того, чтобы устройство считывания напряжения могло обнаружить наибольшую разницу термоэлектрических напряжений.

            Термопары из недрагоценных металлов , известные как типы J, T, K, E и N, производят более высокие термоэлектрические напряжения, чем более дорогие благородные металлы, известные как типы R, S и B. Последний тип, однако, выдерживает температуру до 3092 ° F (1700 ° C) или даже выше. Некоторые из обычных пар металлов — это железо и медь-никель (тип J), медь и медь-никель (тип T), а также никель-хром и никель-алюминий (тип K). Термопары из благородных металлов обычно изготавливаются из платины и родия (типы S, R и B).

            WIKA USA производит широкий спектр высококачественных термопар с различными температурными диапазонами, конфигурациями и материалами. Для получения дополнительной информации о том, как работает термопара, посмотрите это короткое видео или свяжитесь с нашими специалистами по измерению температуры.

            Что такое датчик термопары и как он работает

            В этой статье мы обсудим, как сегодня измеряется температура с помощью термопар, достаточно подробно, чтобы вы:

            • См. , что такое термопары и как они работают
            • Изучите основные доступные типы термопар и способы их использования
            • Поймите , как термопары могут быть связаны с вашей системой DAQ

            Готовы начать? Погнали!

            Введение

            Знаете ли вы, что температура — САМЫЙ часто регистрируемый физический показатель? Знание температуры имеет решающее значение для правильной работы всего, от человеческого тела до автомобильного двигателя, и всего, что между ними.

            Температура измеряется одним или несколькими типами датчиков температуры. Сегодня на рынке доступно несколько:

            • Датчики термопары [данная статья]
            • Датчики RTD
            • Термисторные датчики
            • Инфракрасные датчики температуры

            В этой статье речь пойдет о термопарах. Вы также можете сразу перейти к сравнению различных типов датчиков температуры.

            Что такое термопара?

            Термопара — это датчик, который используется для измерения температуры.Термопара — очень популярный датчик благодаря своей относительно низкой стоимости, взаимозаменяемости, широкому диапазону измерения и надежности.

            
            Типовой датчик термопары
            Hartke, Wikimedia Commons, общественное достояние

            Термопары

            широко используются во всех отраслях, от автоматизации производства и управления технологическими процессами до автомобилестроения, авиакосмической, военной, энергетической, металлургической, медицинской и многих других отраслей.

            Они имеют стандартные типы разъемов, что делает их взаимозаменяемыми и простыми в использовании.На измерительной стороне датчика они могут быть такими же простыми, как два металла, скрученных вместе, или они могут быть заключены в прочный зонд для использования в тяжелых промышленных условиях.

            Длинный зонд термопары, подключенный к измерителю
            Harke / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

            Хотя термопары довольно популярны, с их помощью нелегко достичь точности, намного превышающей 1 ° C. Но, несмотря на это, благодаря своим многочисленным преимуществам, они остаются наиболее популярным типом датчиков, используемых сегодня для промышленных измерений.

            Типы термопар

            Сопряжение различных металлов дает нам множество диапазонов измерения. Это так называемые «типы термопар», и нам известно несколько из них:

            • Термопара типа K: , которая соединяет хром и алюминиевые элементы, что дает широкий диапазон измерения от -200 ° C до +1350 ° C (от -330 ° F до +2460 ° F).
            • Термопара типа J
            • Термопара типа Т
            • Термопара типа E
            • Термопара типа R
            • Термопара типа S
            • Термопара типа B
            • Термопара типа N
            • Термопара типа C

            Термопары типов J, K, T и E также известны как Термопары из недрагоценных металлов .Термопары типов R, S и B известны как термопары из благородных металлов , которые используются в высокотемпературных приложениях. Вот самые популярные типы термопар, которые используются сегодня:

            ANSI	МЭК	Используемые сплавы	Самый широкий диапазон	Магнитный?	Комментарии
            Дж	Дж	Железный константан	от -40 ° до 750 ° C от -40 ° до 1382 ° F	Есть	Лучше для высоких, чем для низких температур
            К	К	Хромель-Алюмель	от −200 ° до 1350 ° C от −330 ° до 2460 ° F	Есть	Самый широкий ассортимент, самый популярный.Никель магнитный.
            Т	т	Медь (Cu)	от -270 до 400 ° C от -454 до 752 ° F	№	Подходит для более низких температур и влажной среды.
            E	E	Хромель-константан	от −50 ° до 740 ° C	№	Подходит для криогенного использования.
            N	№	Nicrosil (Ni-Cr-Si)	от -270 до 1300 ° C от -450 до 2372 ° F	№	Широкий диапазон температур, более стабильный, чем тип K
            B	В	Платина-30% родий (Pt-30% Rh)	от 0 до 1820 ° C от 32 до 3308 ° F	№	Высокотемпературный, нельзя вставлять в металлические трубки
            R	R	Платина-13% родий (Pt-13% Rh)	от -50 до 1768 ° C от -58 до 3214 ° F	№	Высокотемпературный, нельзя вставлять в металлические трубки
            S	S	Платина-10% родий (Pt-10% Rh)	от -50 до 1768 ° C от -58 до 3214 ° F	№	Высокотемпературный, нельзя вставлять в металлические трубки
            C W3 W5	C W3 W5	Вольфрам-3% рений (W-3% Re)	от 0 до 2320 ° C от 32 до 4208 ° F	№	Предназначен для работы в условиях высоких температур, но не в окислительных средах

            Подробное сравнение термопар доступно на изображении ниже.Щелкните изображение для увеличения:

            Как работает термопара?

            Термопары

            основаны на эффекте Зеебека , который говорит, что когда пара разнородных металлов, контактирующих друг с другом на каждом конце, подвергаются изменениям температуры, они создают небольшой потенциал напряжения. Причем они делают это пассивно, т.е. им не нужно запитывать формирователь сигнала.

            Как это возможно? Создаем ли мы бесплатную энергию из ничего? Вовсе нет — это просто физика!

            Учтите, что электроны переносят как электричество, так и тепло.Возьмите кусок голого медного провода и обхватите его рукой с одного конца. Получив энергию от тепла вашей кожи, электроны будут распространяться от области, где вы касаетесь их, к более холодному концу, находящемуся вдали от вас, создавая температурный градиент по длине провода. Тепло превратилось в энергию.

            Это явление было первоначально открыто итальянским ученым Алессандро Вольта (в честь которого мы назвали «вольт») в 1794 году. Но немецкий физик Томас Иоганн Зеебек открыл его заново в 1821 году.Он заметил, что когда провода, сделанные из двух разных металлов, соединялись на каждом конце и между этими концами была разница температур, на стыках создавался небольшой потенциал напряжения.

            Мы называем этот потенциал напряжением Зеебека , а создание этого потенциала из тепловой энергии «эффектом Зеебека». Основываясь на наблюдениях Зеебека 200 лет назад, физики могут определить коэффициент Зеебека, то есть величину термоэлектрического напряжения, которое возникает из-за разницы температур в данном материале.

            Термопара обнаруживает изменения температуры пары разнородных металлов при их контакте друг с другом

            Десятилетия исследований, проб и ошибок привели к сегодняшнему пониманию того, какие металлы дают нам наилучшие результаты, когда мы соединяем их в пару для создания термопары. Различные комбинации обеспечивают разные эффективные диапазоны измерения. И, конечно же, каждый металл имеет экологические свойства, которые в дальнейшем определяют, где и как их можно использовать.

            Наука, лежащая в основе термопар, в настоящее время достаточно развита, и сегодня на рынке доступны стандартные «типы», такие как Тип K , в котором сочетаются хромель и алюмель, что обеспечивает очень широкий диапазон измерений. Подробнее о типах термопар ниже.

            Звучит очень просто — возьмите пару проводов термопары и подключите один конец к вашей системе сбора данных или вольтметру и начните измерение температуры, верно? Что ж, это еще не все.

            Есть два дополнительных шага, которые необходимо предпринять, чтобы преобразовать выходной сигнал датчика термопары в полезное показание температуры: компенсация холодного спая и линеаризация .Давайте посмотрим на каждый из них, чтобы увидеть, как они работают и что делают.

            Компенсация холодного спая

            Для проведения абсолютного измерения термопара должна быть «привязана» к известной температуре на другом конце кабеля датчика. Раньше в качестве эталона использовалась ледяная баня с почти замороженной дистиллированной водой, известная температура которой составляла 0 ° C (32 ° F). Но так как это неудобно носить с собой, был создан другой метод с использованием крошечного термистора или RTD, экранированного от окружающей среды, для измерения температуры окружающей среды.Это называется « компенсация холодного спая » (CJC).

            CJC внутри модуля термопары Dewesoft IOLITE TH. Белые провода подключаются к термистору, встроенному в белую термопасту.

            «Горячий спай , » — это измерительный конец узла термопары, а другой конец — « холодный спай, », также известный как эталонный спай термопары, на котором расположена микросхема CJC. Таким образом, хотя температура холодного спая может варьироваться, она обеспечивает известный эталон, по которому измерительная система может определять температуру на измерительном конце датчика с очень хорошей и повторяемой точностью.

            Линеаризация

            Малое выходное напряжение датчика термопары не является линейным, т.е. оно не изменяется линейно при изменении температуры. Линеаризацию можно выполнить самим формирователем сигнала или с помощью программного обеспечения, работающего внутри системы сбора данных.

            Кривые линеаризации для наиболее популярных типов термопар
            Изображение из онлайн-курса обучения Dewesoft PRO

            Проблемы и решения для измерения термопар

            Из-за очень малых микровольт и милливольт на выходе этих датчиков, электрические помехи и помехи могут возникать, когда измерительная система не изолирована.Устройства Dewesoft DAQ решают эту проблему с помощью дифференциального преобразования сигнала . Почти все модули преобразования сигналов Dewesoft имеют гальваническую развязку в дополнение к дифференциальным. Это лучший способ подавить синфазное напряжение, попадающее в сигнальную цепь.

            Еще один способ уменьшить шум — разместить дигитайзер как можно ближе к датчику. Избегание длинных сигнальных линий — это проверенная стратегия повышения точности сигнала и снижения затрат.Посмотрите наши модульные DAQ-устройства SIRIUS и KRYPTON, чтобы найти лучшие в своем классе решения.

            Неадекватный CJC приводит к неправильным показаниям. Этот узел необходимо защитить от изменений температуры окружающей среды, чтобы обеспечить надежный ориентир. Dewesoft использует отдельный чип CJC для каждого канала в своих высококачественных CJC, которые выфрезерованы из цельного алюминиевого блока и точно собраны для достижения наилучшего возможного эталона.

            Провода для термопар

            дороже простых медных проводов, что является еще одной причиной, по которой холодный спай следует располагать как можно ближе к источнику сигнала (при этом избегая резких перепадов температуры окружающей среды).

            Системы

            , такие как одноканальный изолированный модуль термопары KRYPTON ONE от Dewesoft, обеспечивают максимальные преимущества в этой области, позволяя распределять холодный эталон в любом месте, где расположены датчики, и соединяться между собой на расстоянии до 100 м (328 футов) друг от друга. Сигнал преобразуется в цифровой прямо в точке измерения и передается через EtherCAT в главную измерительную систему, устраняя шум и длинные участки дорогостоящих кабелей термопар.

            Приложения для измерения термопар

            Испытательный образец наверху печи оснащен термопарами типа K (обратите внимание на желтые разъемы сбоку печи)
            Ахим Геринг / CC BY (https: // creativecommons.org / licenses / by / 3.0)

            Температура — это наиболее измеряемое физическое свойство в мире, а термопары — самый популярный датчик для измерения температуры. Таким образом, существуют буквально миллионы и миллионы приложений для термопар во всех отраслях и секторах. Вот лишь некоторые из них:

            • Электростанции (температура является показателем перегрева компонентов)
            • Бытовая техника, в которой недостаточно термисторов
            • Управление производственными процессами и автоматизация производства
            • Производство продуктов питания и напитков
            • Металлургические и целлюлозно-бумажные комбинаты
            • Экологический мониторинг и исследования
            • Научные исследования и разработки (НИОКР)
            • Производство и испытания фармацевтических и медицинских товаров
            • Автомобильные системы и испытательные приложения, испытания в жаркую и холодную погоду, испытания тормозов, испытания ADAS, анализ горения и многое другое
            • Системы и испытания авиационных и ракетных двигателей
            • Изготовление и испытание спутников и космических аппаратов

            Преимущества и недостатки термопар

            Преимущества термопары:

            • Автономный (пассивный)
            • Простота использования
            • Взаимозаменяемость, простота подключения
            • Сравнительно недорого
            • Доступен широкий выбор зондов для термопар
            • Широкий диапазон температур для многих типов
            • Более высокие температурные возможности по сравнению с другими датчиками
            • Не зависит от сопротивления уменьшается или увеличивается

            Недостатки термопары:

            • Выход требует линеаризации
            • Требуется спай «холодного эталона» CJC
            • Низковольтные выходы чувствительны к шуму
            • Не так стабильно, как RTD
            • Не так точен, как RTD

            Сравнение датчиков температуры: термопары, термометры сопротивления и термисторы

            Датчик	Термистор	Термопара	РДТ (Pt100)
            Диапазон температур	Самый узкий от -40 ° C до 300 ° C	Самый широкий Тип J: от -210 до 1200 ° C Тип K: от 95 до 1260 ° C Другие типы могут иметь диапазон от -270 ° C до 3100 ° C	Узкий -200- до 600 ° C Возможно до 850 ° C
            Ответ	Быстро	от среднего до быстрого Зависит от размера сенсора, диаметра провода и конструкции	Медленно Зависит от размера и конструкции датчика
            Долгосрочная стабильность	Плохо	Очень хорошо	Лучшее (± 0.От 5 ° C до ± 0,1 ° C / год)
            Точность	Ярмарка	Хорошо	Лучше 0,2%, 0,1% и 0,05%
            Линейность	Экспоненциальная	Нелинейный Обычно это делается в программном обеспечении	Достаточно хорошо Но рекомендуется линеаризация
            Строительство	Хрупкий	Соответствующие Оболочки и трубки повышают хрупкость, но увеличивают время отклика	Хрупкий Оболочки и трубки повышают хрупкость, но увеличивают время отклика
            Размер	Очень маленький	Малый	Больше
            Электропроводка	Очень просто	Простой	Комплекс
            Требуемая мощность / возбуждение	Нет	Нет	Требуется
            Внешние требования	Нет	CJC (компенсация холодного спая) и линеаризация сигнала	формирователь сигнала RTD
            Стоимость	Самый низкий Типы с низкой точностью очень недорогие, но есть и более точные и более дорогие.Доступны модели NTC и PTC (отрицательный и положительный температурный коэффициент).	Низкий Типы R и S, в которых используется платина, более дорогие	Наивысший

            Технические характеристики типовые

            Выбор подходящей термопары для вашего применения

            Чтобы выбрать подходящий датчик для ваших измерений, важно учитывать ряд различных факторов:

            • Какую максимальную и минимальную температуру вам необходимо измерить?
            • Какой бюджет?
            • Какой диапазон точности нужен?
            • В какой атмосфере он будет использоваться? (окислительные, инертные и др.)
            • Какой необходимый срок службы датчика?
            • Какова необходимая реакция (как быстро она должна реагировать на изменения температуры)?
            • Будет ли использование термопары периодическим или непрерывным?
            • Будет ли термопара подвергаться изгибу или изгибу в течение срока службы?
            • Будет ли он погружен в воду и на какую глубину?

            Основываясь на ответах на эти вопросы и обращаясь к приведенной выше таблице типов термопар, должна быть возможность выбрать лучший общий датчик (и) для вашего приложения.

            Обучающее видео по термопарам

            Это видео с конференции по измерениям Dewesoft объясняет основные характеристики и принципы работы термопар и измерения температуры с помощью устройств и программного обеспечения Dewesoft DAQ.

            Dewesoft Измерительные приборы для термопар

            Dewesoft предлагает несколько систем сбора данных, которые могут эффективно измерять, сохранять и отображать температуру. И они могут сделать это, подключив самые популярные в мире датчики температуры для промышленных DAQ-приложений: термопару.Системы Dewesoft могут измерять, сохранять, анализировать и визуализировать температуру от одного до сотен каналов в режиме реального времени.

            Обратите внимание, что программное обеспечение для сбора данных Dewesoft X позволяет отображать выходной сигнал температуры любого датчика с выбранной вами температурной шкалой. Единицей измерения по умолчанию является Цельсий, но программное обеспечение обеспечивает легкий и простой преобразование в шкалу Фаренгейта (F) или в шкалу Кельвина (K), базовую единицу температуры в Международной системе единиц (СИ).

            Файл данных теста литий-ионной батареи, в котором датчик термопары использовался для измерения температуры батареи с помощью программного обеспечения Dewesoft X и оборудования DAQ

            Dewesoft X настолько гибок, что вы можете отображать данное измерение одновременно в нескольких единицах измерения, если это необходимо.

            Измерение термопар SIRIUS

            SIRIUS — флагман линейки продуктов Dewesoft. Они представляют собой высочайшую производительность системы сбора данных в сочетании с самым мощным программным обеспечением сбора данных на рынке, DEWESoft X.Для подключения термопар к системам сбора данных SIRIUS мы используем наши популярные адаптеры Dewesoft Sensor Interface (DSI) для взаимодействия с несколькими модулями ввода SIRIUS.

            Системы сбора данных

            SIRIUS доступны в широком спектре физических конфигураций, от модульных «срезов», которые подключаются к вашему компьютеру через USB или EtherCAT, систем для монтажа в стойку R3 и автономных систем R1, R2, R4 и R8, которые включить встроенный компьютер.

            Линейка продуктов SIRIUS DAQ devices

            Адаптеры для термопар серии

            DSI-THx имеют стандартный входной разъем типа мини-лезвие и короткий кабель термопары, металлы которого соответствуют типу.Адаптер DSI-THx совместим с четырьмя популярными типами термопар: J, K, T и C.

            Адаптер DSI-TH-K от Dewesoft (также доступны типы J, T и C)

            Адаптеры

            DSI используют встроенный интерфейс TEDS для автоматической настройки в программном обеспечении Dewespft X DAQ. Просто подключите адаптер термопары DSI-TH к входу DB9 выбранного модуля SIRIUS, проверьте свои настройки на экране настройки оборудования в программном обеспечении DEWESoft X, и вы готовы приступить к измерениям.

            Перекрестная ссылка модулей SIRIUS и их совместимости с адаптером DSI-TH8x:

            	Двухъядерные модули SIRIUS	Модули SIRIUS HD (высокой плотности)	Модули SIRIUS HS (высокоскоростные)
            	СТГ, СТГМ, LV	HD-STG, HD-LV	HS-STG, HS-LV
            DSI-THx 1	√	√	√

            1) Примечание — адаптеры DSI-TH доступны в типах K, J, T, E и C.
            2) Примечание — некоторые модули SIRIUS DAQ имеют варианты входных разъемов, отличные от DB9.Пожалуйста, выберите DB9 для идеальной совместимости с адаптером DSI.

            KRYPTON для измерения термопар

            DAQ-модуль термопары KRYPTON испытывается на вибрационном шейкере

            Устройства сбора данных KRYPTON — это самая защищенная линейка продуктов, доступная от Dewesoft. KRYPTON, выдерживающий экстремальные температуры, удары и вибрацию, имеет класс защиты IP67, защищая их от воды, пыли и т. Д. Они подключаются к любому компьютеру с ОС Windows (включая защищенную модель процессора KRYPTON со степенью защиты IP67 от Dewesoft) через EtherCAT и могут быть разделены на расстояние до 100 метров (328 футов), что позволяет размещать их рядом с источником сигнала.Как и SIRIUS, они используют самое мощное программное обеспечение для сбора данных на рынке, Dewesoft X.

            KRYPTONi-8xTH — изолированный 8-канальный регистратор данных с термопарой и сбор данных

            KRYPTONi-16xTH — изолированный 16-канальный регистратор данных с термопарой и сбор данных

            Термопары

            могут быть подключены непосредственно к многоканальному модулю формирования сигнала KRYPTON-TH и к одноканальному модулю формирования сигнала высоковольтной термопары HV-TH-1.

            Экран настройки программы Dewesoft X, показывающий 8 универсальных входов термопар модуля термопар KRYPTON

            Экран настройки канала модуля термопар KRYPTON, показывающий настройки датчика и усилителя и предварительный просмотр аналогового сигнала в реальном времени

            Перекрестная ссылка на модули KRYPTON DAQ и их совместимость с термопарами, а также на адаптеры DSI, предназначенные для измерения температуры:

            	Многоканальные модули KRYPTON
            	ТН	СТГ
            Термопары	Собственный вход термопары (УНИВЕРСАЛЬНЫЙ — каждый канал может быть настроен на любой тип в программном обеспечении, выбираемый из этих девяти типов: J, K, T, E, R, S, B, N, C)	Требуется небольшой DSI-THx 1)

            1) Примечание — адаптеры DSI-THx доступны в типах K, J, T, C и E

            Слева: 1-канальный регистратор данных термопары KRYPTON-1xTH-HV-1
            Справа: универсальный модуль сбора данных сигнала KRYPTON-1xSTG-1

            Одноканальный KRYPTON ONE обеспечивает максимальную модульность:

            	КРИПТОН-1 одноканальные модули
            	TH-HV-1	СТГ-1
            Термопары	Собственный вход термопары типа K, рассчитанный на изоляцию CAT III 600 В и CAT II 1000 В.	Требуется небольшой DSI-THx 1)

            1) Примечание — адаптеры DSI-TH доступны в типах K, J, T, E и C

            IOLITE Термопара для измерения

            IOLITE — это уникальный продукт, сочетающий в себе основные возможности промышленной системы управления в реальном времени с мощной системой сбора данных. С IOLITE сотни аналоговых и цифровых каналов могут быть записаны на полной скорости, одновременно отправляя данные в реальном времени на любой мастер-контроллер EtherCAT стороннего производителя.

            Слева: стоечная система IOLITEr с 12 слотами для модулей ввода
            Справа: настольная система IOLITEs с 8 слотами для модулей ввода

            Они представляют собой отличную производительность системы сбора данных плюс управление в реальном времени через EtherCAT, в сочетании с самым мощным программным обеспечением сбора данных на рынке, DEWESoft X.

            Вот перекрестная ссылка на входные модули IOLITE и их совместимость с термопарами, а также адаптеры DSI, предназначенные для измерения термопар:

            Многоканальные модули IOLITE
            	8x TH	6xSTG
            Термопары	Собственные входы для термопар (8 каналов на модуль) Доступны следующие типы: K, J, T, R, S, N, E, C, U, B	Через DSI-THx 1) (до 6 каналов на модуль)

            1) Примечание — адаптеры DSI-TH доступны в типах K, J, T, E и C

            DAQ-модуль IOLITE-8xTH обеспечивает изоляцию как «канал-земля», так и «канал-канал» до 1000 В.Данные собираются одновременно со всех 8 каналов с частотой дискретизации до 100 с / с с использованием 24-битного дельта-сигма АЦП.

            Те же характеристики частоты дискретизации и изоляции применимы к модулю 6xSTG, за исключением того, что он имеет шесть каналов вместо восьми. 6xSTG — это очень универсальный модуль, способный выполнять тензометрические, резистивные измерения и измерения низкого напряжения в дополнение к его совместимости с адаптерами серии DSI.

            Измерение термопар DEWE-43A и MINITAUR

            DEWE-43A — чрезвычайно портативная портативная система сбора данных.Он подключается к компьютеру через фиксируемый USB-разъем и имеет восемь универсальных аналоговых входов. Его «старший брат» называется MINITAUR — по сути, это DEWE-43A в сочетании с компьютером и некоторыми другими функциями в одном портативном корпусе. Универсальные входы обеих систем совместимы с адаптерами Dewesoft DSI, что позволяет подключать датчик термопары к любому или ко всем из их восьми входных каналов.

            Слева: портативная система сбора данных DEWE-43A
            Справа: модель MINITAUR, включая встроенный компьютер

            Адаптеры DSI-THx доступны для нескольких популярных типов термопар, включая типы J, K, T и C.В адаптерах DSI используется сенсорная технология TEDS для автоматической настройки в программном обеспечении Dewesoft X DAQ. Просто подключите адаптер DSI-THx к входу DB9 выбранного входа, проверьте свои настройки на экране настройки оборудования в программном обеспечении Dewesoft X, и вы готовы приступить к измерениям.

            Измерительные термопары с Raspberry Pi и MCC 134 DAQ HAT

            Введение
            Термопары — популярный способ измерения температуры благодаря их низкой стоимости, простоте использования и широкому диапазону измерения.Measurement Computing Corp (MCC) имеет долгую историю разработки и создания точных DAQ-устройств для измерения термопар. Однако разработка устройства, которое точно измеряет термопары в неконтролируемой среде Raspberry Pi, было сложной задачей. В этой статье объясняются трудности при выполнении точных измерений термопар, как это удается с помощью MCC 134 DAQ HAT и как пользователи MCC 134 могут минимизировать ошибки измерения.

            Как работают термопары
            Термопара — это датчик, используемый для измерения температуры.Он работает путем преобразования температурных градиентов в разность электрических потенциалов — явление, известное как эффект Зеебека. Термопара состоит из двух проводов с разнородными металлами, соединенными вместе на одном конце, образуя спай. Поскольку два разнородных металлических провода создают разные электрические потенциалы в зависимости от температурного градиента, в цепи индуцируется напряжение, которое можно измерить.

            Различные типы термопар имеют различное сочетание металла в проводах и используются для измерения различных диапазонов температур.Например, термопары типа J изготовлены из железа и константана (медно-никелевый сплав) и подходят для измерений в диапазоне от –210 ° C до 1200 ° C, а термопары типа T изготовлены из меди и константана и подходят для измерений. в диапазоне от –270 ° C до 400 ° C.

            Термический градиент, упомянутый выше, называется разницей температур между двумя спаями — измеряемым или горячим спаем в интересующей точке и эталонным или холодным спаем в соединительном блоке измерительного устройства.

            Примечание: горячий спай относится к измерительному спайу, а не к его температуре; этот спай может быть горячее или холоднее, чем эталонная температура или температура холодного спая.

            Основы измерения термопар
            Термопары создают напряжение относительно градиента температуры — разницы между горячим и холодным спаем. Единственный способ определить абсолютную температуру горячего спая — это узнать абсолютную температуру холодного спая.

            В то время как старые системы полагались на ледяные ванны для реализации известного эталона холодного спая, современные устройства измерения термопар используют датчик или несколько датчиков для измерения клеммной колодки (холодного спая), где термопары подключаются к измерительному устройству.

            Источники ошибок термопар
            Погрешность измерения термопары возникает из многих источников, включая шум, погрешность линейности и смещения, саму термопару и измерение эталонной температуры или температуры холодного спая.В современных 24-битных измерительных устройствах используются высокоточные АЦП, а также применяются методы проектирования для минимизации шума, линейности и ошибок смещения.

            Ошибки термопары нельзя избежать, но ее можно минимизировать. Эта ошибка возникает из-за несовершенства используемых сплавов, поскольку они незначительно различаются от партии к партии. Определенные термопары имеют меньшую погрешность. Стандартные термопары типа K и J имеют погрешность до ± 2,2 ° C, в то время как термопары типа T имеют погрешность до ± 1 ° C. Более дорогие термопары (SLE — Special Limits of Error) сделаны из проволоки более высокого качества и могут использоваться для уменьшения этих ошибок в 2 раза.

            Точное измерение холодного спая, где термопары подключаются к устройству, может быть проблемой. В более дорогих приборах, таких как продукция DT MEASURpoint, используется изотермическая металлическая пластина, чтобы поддерживать однородность холодного спая и легко измерять с хорошей точностью. В более дешевых устройствах изотермические металлические блоки являются непомерно дорогими, и без изотермического блока невозможно измерить температуру в точной точке контакта между термопарой и медным соединителем.Этот факт делает измерение температуры холодного спая уязвимым для временной ошибки, вызванной быстрым изменением температуры или условий питания вблизи холодного спая.

            Проблемы проектирования MCC 134
            Чтобы лучше понять проблемы проектирования MCC 134, давайте сравним его с конструкцией популярного E-TC MCC — высокоточного измерительного устройства с термопарой, подключенного к сети Ethernet. Температура холодного спая E-TC измеряется датчиком температуры Analog Devices ADT7310 IC.

            Конструкция датчика IC хорошо работает в MCC E-TC, поскольку среда измерения является контролируемой и согласованной. Внешний пластиковый корпус контролирует воздушный поток, а электронные компоненты и процессоры работают при постоянной нагрузке. В контролируемой среде E-TC датчик IC отлично справляется с точным измерением температуры холодного спая.

            Однако, когда MCC 134 был впервые разработан с датчиком IC для измерения температуры холодного спая, в процессе проверки устройства стало очевидно, что точность недостаточна.Поскольку датчик IC нельзя было разместить достаточно близко к блоку разъемов, большие и неконтролируемые температурные градиенты, вызванные Raspberry Pi и внешней средой, привели к плохой воспроизводимости измерений.

            Компания MCC модернизировала MCC 134, добавив улучшенную схему, которая обеспечивает гораздо лучшую точность и повторяемость при сохранении низкой стоимости. Вместо использования датчика IC и одной клеммной колодки MCC переработала плату с двумя клеммными колодками и тремя термисторами — по одному с каждой стороны и между клеммными колодками (показано ниже).Хотя это усложнило конструкцию, термисторы более точно отслеживали изменения температуры холодного спая даже при изменении нагрузки процессора и температуры окружающей среды.

            Эта конструкция дает отличные результаты, которые гораздо менее восприимчивы к неконтролируемой среде Raspberry Pi. Однако даже с этой новой конструкцией некоторые факторы влияют на точность, и пользователи могут улучшить результаты своих измерений, уменьшив быстрые изменения градиентов температуры в MCC 134.

            Лучшие практики для точных измерений термопар с использованием MCC 134
            MCC 134 должен достигать результатов в пределах характеристик максимальной точности термопары при работе в задокументированных условиях окружающей среды. Работа в условиях с чрезмерными переходными температурами или воздушным потоком может повлиять на результаты. В большинстве случаев MCC 134 соответствует стандартным характеристикам. Для получения наиболее точных показаний термопары MCC рекомендует следующие методы:

            • Уменьшите нагрузку на процессор Raspberry Pi .Запуск программы, которая полностью загружает все 4 ядра процессора Raspberry Pi, может поднять температуру процессора выше 70 ° C. Запуск программы, которая загружает только 1 ядро, будет работать примерно на 20 ° C ниже.
            • Минимизация колебаний температуры окружающей среды . Размещайте MCC 134 вдали от источников тепла или холода, которые периодически включаются и выключаются. Внезапные изменения окружающей среды могут привести к увеличению количества ошибок.
            • Обеспечьте постоянный поток воздуха, например, от вентилятора .Стабильный воздушный поток может рассеивать тепло и уменьшать количество ошибок.
            • При настройке нескольких MCC DAQ Hats в стеке разместите MCC 134 как можно дальше от платы Raspberry Pi . Поскольку Raspberry Pi является значительным источником тепла, размещение MCC 134 как можно дальше от Pi повысит точность.

            Заключение
            Термопары обеспечивают недорогой и гибкий способ измерения температуры, но точное измерение термопар затруднено. Благодаря инновационному дизайну и всестороннему тестированию MCC преодолела проблему точного измерения термопар в неконтролируемой среде Raspberry Pi.MCC 134 DAQ HAT обеспечивает возможность использования стандартных термопар с быстрорастущей недорогой вычислительной платформой.

            Дополнительная информация
            Пожалуйста, свяжитесь с Measurement Computing Corporation, если у вас есть какие-либо вопросы или если вам нужна дополнительная информация.

            Дополнительные TechTips доступны на нашей веб-странице технических статей по сбору данных.

            .