थर्मोकपल्स को कैसे मापें
तापमान और थर्मोकपल अवलोकन
तापमान वस्तु नमूना माप में कणों की औसत गतिज ऊर्जा है,
मानक इकाई "डिग्री" है। तापमान को विभिन्न तरीकों से मापा जा सकता है, और लागत और
माप की सटीकता भिन्न हो सकती है। थर्मोकपल सबसे आम तापमान सेंसरों में से एक हैं
, क्योंकि थर्मोकपल अपेक्षाकृत सस्ती और सटीक हैं, और अपेक्षाकृत व्यापक हैं
माप सीमा।
जब भी दो अलग-अलग धातु संपर्क, संपर्क बिंदु असेंबली कम नो-लोड वोल्टेज पैदा करती है
तापमान के एक समारोह के रूप में, जो थर्मोइलेक्ट्रिक प्रभाव है। तापमान में अंतर है
सीबेक वोल्टेज, 1821 को भौतिकविज्ञानी थॉमस सीबेक की घटना का नाम मिला। यह वोल्टेज
तापमान के संबंध में गैर रैखिक है, लेकिन छोटे के लिए रैखिक होने के रूप में अनुमानित किया जा सकता है
तापमान में परिवर्तन, या:
जहां ΤV वोल्टेज परिवर्तन है, एस सीबेक गुणांक है, और 1T तापमान परिवर्तन है।
थर्मोकपल विभिन्न प्रकारों में उपलब्ध हैं और इसके अनुसार बड़े अक्षरों में निर्दिष्ट किए जाते हैं
अमेरिकन नेशनल स्टैंडर्ड्स इंस्टीट्यूट (एएनएसआई) कन्वेंशन । उदाहरण के लिए, एक जे-प्रकार थर्मोकपल
एक लोहे के कंडक्टर और एक तांबे निकल मिश्र धातु कंडक्टर के होते हैं। थर्मोकपल के अन्य प्रकार
बी, ई, कश्मीर, एन, आर, एस, और टी शामिल हैं ।
थर्मोकपल्स को कैसे मापें
पृष्ठभूमि ज्ञान
थर्मोकपल माप कैसे बनाए जाते हैं, इसकी बेहतर समझ के लिए, यह समझना महत्वपूर्ण है
थर्मोकपल कैसे काम करते हैं। इस दस्तावेज़ के पहले भाग के बुनियादी सिद्धांतों की व्याख्या करेंगे
थर्मोकपल, थर्मोकपल का उत्तरार भाग बताएगा कि कनेक्शन कैसे प्राप्त किया जाता है
साधन के बीच और तापमान माप कैसे।
थर्मोकपल सीबेक वोल्टेज, यदि सीधे मापने की प्रणाली से जुड़ा हुआ है, तो इससे जुड़ा हुआ है
मापने प्रणाली और एक अतिरिक्त थर्मोकपल उत्पन्न करता है। यह सिर्फ द्वारा मापा नहीं जा सकता है
इसे वोल्टमीटर या अन्य मापक प्रणाली से जोड़ना।
चित्रा 1. जे-प्रकार थर्मोकपल
जैसा कि चित्रा 1 में दिखाया गया है, मोमबत्ती के तापमान पर जे-प्रकार थर्मोकपल का उपयोग करके सर्किट
माप। दो थर्मोकपल लाइनें डेटा अधिग्रहण के तांबे के टर्मिनलों से जुड़ी हुई हैं
उपकरण। ध्यान दें कि इस सर्किट में तीन धातु कनेक्शन हैं - J1, J2 और J3। J1 है
थर्मोकपल माप बिंदु, टी के तापमान के आनुपातिक सीबेक वोल्टेज का उत्पादनवह
मोमबत्ती। इसके अलावा, J2 और J3 प्रत्येक अपने सीबेक गुणांक है, और डेटा में
अधिग्रहण टर्मिनल तापमान अंतर वोल्टेज के आनुपातिक तापमान का उत्पादन करेगा
, जिसे कोल्ड साइड वोल्टेज के नाम से जाना जाता है। आदेश में J1 के वोल्टेज घटक निर्धारित करने के लिए, यह है
J2 और J3 संपर्कों के तापमान को जानने के लिए आवश्यक है और बीच संबंध पता है
संपर्क वोल्टेज और तापमान। इस प्रकार, J1 जंक्शन के वोल्टेज द्वारा प्राप्त किया जा सकता है
मापा वोल्टेज से J2 और J3 परजीवी जंक्शन वोल्टेज घटकों को घटाना।
थर्मोकपल्स के ठंडे पक्ष की भरपाई के लिए एक विशिष्ट तापमान संदर्भ की आवश्यकता होती है
त्रुटि उत्पन्न हुई। सबसे अधिक निर्धारित विधि एक तापमान सेंसर का उपयोग करना है जो हो सकता है
सीधे संदर्भ जंक्शन तापमान प्राप्त करने के लिए पढ़ें, परजीवी टर्मिनल वोल्टेज को घटा दें
घटक। कोल्ड जंक्शन मुआवजा के रूप में जाना जाने वाली यह प्रक्रिया ठंड की गणना को सरल बना सकती है
कुछ थर्मोकपल की विशेषताओं का उपयोग करके जंक्शन मुआवजा।
धातु संक्रमण परत और अन्य मान्यताओं के थर्मोकपल कानून का उपयोग करके, हम देख सकते हैं कि
वोल्टेज डेटा अधिग्रहण प्रणाली का माप केवल थर्मोकपल के प्रकार पर निर्भर करता है,
माप टर्मिनल पर वोल्टेज, और ठंडे जंक्शन तापमान। मापा वोल्टेज
मापने की ओर जाता है और ठंड टर्मिनल J2, J3 के वोल्टेज घटकों से स्वतंत्र है।
चित्रा 2। धातु संक्रमण परत थर्मोकपल कानून
चित्रा 3 में सर्किट पर विचार करें । यह सर्किट चित्रा 1 में वर्णित सर्किट के समान है
ऊपर, सिवाय इसके कि जे 3 जंक्शन से पहले कॉपर-निकल मिश्र धातु तार का एक छोटा टुकड़ा डाला जाता है।
सभी संपर्क एक ही तापमान पर हैं। यह मानते हुए कि J3 और J4 जंक्शन तापमान हैं
वही, धातु संक्रमण परत थर्मोकपल कानून बताता है कि चित्रा 3 में सर्किट है
बिजली के रूप में चित्रा 1 में सर्किट के रूप में ही । इसलिए, के सर्किट के परिणामों में से किसी
अंजीर 3 अंजीर में दिखाए गए सर्किट पर लागू किया जा सकता है।
चित्र 3। एक आइसोथेरमल वातावरण में एक अतिरिक्त कंडक्टर सम्मिलित करना
चित्रा 3, J2 और J4 संपर्क एक ही प्रकार (तांबा-निकल मिश्र धातु) के हैं; क्योंकि दोनों में हैं
एक आइसोथर्मल वातावरण, J2 और J4 एक ही तापमान है। क्योंकि की दिशा की
सर्किट में वर्तमान, J4 एक Seebeck सकारात्मक वोल्टेज पैदा करता है, J2 एक Seebeck नकारात्मक पैदा करता है
वोल्टेज। इसलिए, संपर्क एक दूसरे के प्रभाव को ऑफसेट करता है, कुल वोल्टेज को मापने के लिए है
शून्य। J1 और J3 संपर्क लोहे-तांबा-निकल मिश्र धातु संपर्क कर रहे हैं । लेकिन उनका तापमान हो सकता है
अलग, क्योंकि वे एक isothermal वातावरण में नहीं हो सकता है । क्योंकि वे अलग में हैं
तापमान वातावरण, J1 और J3 संपर्क सेबेक वोल्टेज का उत्पादन कर सकते हैं, लेकिन आकार अलग है
. ठंड जंक्शन J3 के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए, तापमान मापा जाता है और लागू किया जाता है
वोल्टेज थर्मोकपल माप से घटाया जाता है।
Ty तापमान पर जेएक्स जंक्शन द्वारा उत्पन्न वोल्टेज का प्रतिनिधित्व करने के लिए वीजेएक्स (Ty) प्रतीक का उपयोग करना,
सामान्य थर्मोकपल समस्या को इस प्रकार सरल बनाया गया है:
बहुतMEAS= वीJ1(टीटीसी) + वीJ3(टीसंदर्भ) (2)
कहां, VMEAS डेटा अधिग्रहण प्रणाली है कि मापा वोल्टेज मूल्य, टीटीसी J1 जंक्शन थर्मोकपल
तापमान, Tref ने कहा कि तापमान के संदर्भ पक्ष ।
ध्यान दें कि सूत्र (2) में, वीजेएक्स (Ty) एक Ty तापमान में उत्पन्न वोल्टेज का प्रतिनिधित्व करता है
एक निश्चित संदर्भ तापमान के संबंध में पर्यावरण। समीकरण 2 VJ1 के रूप में लंबे समय के रूप में रखती है और
VJ3 एक ही संदर्भ तापमान से संबंधित तापमान कार्य कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, एक NIST
ऊपर वर्णित थर्मोकपल संदर्भ तालिका 0 पर आयोजित संदर्भ अंत के साथ उत्पन्न होती है
डिग्री सेल्सियस।
क्योंकि J3 और J1 एक ही प्रकार के हैं, लेकिन सापेक्ष वोल्टेज, VJ3 (Tref) का उत्पादन = -VJ1 (Tref) ।
इसके अलावा, क्योंकि VJ1 थर्मोकपल प्रकार परीक्षण द्वारा उत्पन्न वोल्टेज है, वोल्टेज हो सकता है
वीटीसी का नाम बदल दिया गया। इसलिए, 2-प्रकार को इस प्रकार फिर से लिखा जा सकता है:
बहुतMEAS= वीटीसी(टीटीसी) - वीटीसी(टीसंदर्भ) (3)
इसलिए, VMEAS और Tref को मापने से थर्मोकपल वोल्टेज के बीच संबंध पता है और
तापमान, आप थर्मोकपल माप पक्ष के तापमान को निर्धारित कर सकते हैं।
कोल्ड जंक्शन मुआवजा प्राप्त करने के लिए दो प्रौद्योगिकियां हैं - हार्डवेयर मुआवजा और
सॉफ्टवेयर मुआवजा। दोनों तकनीकों को प्राप्त करने के लिए एक प्रत्यक्ष-पढ़ें सेंसर के उपयोग की आवश्यकता होती है
संदर्भ-पक्ष तापमान। डायरेक्ट रीडिंग सेंसर में एक इनपुट होता है जो केवल द्वारा निर्धारित किया जाता है
मापक बिंदु का तापमान। सेमीकंडक्टर सेंसर, तापिस्टर और आरटीडी का उपयोग आमतौर पर किया जाता है
साधन के संदर्भ पक्ष के तापमान को मापने के लिए।
हार्डवेयर मुआवजे का उपयोग करना, एक चर वोल्टेज स्रोत को हटाने के लिए सर्किट में डाला जा सकता है
परजीवी थर्मोइलेक्ट्रिक वोल्टेज। वेरिएबल वोल्टेज स्रोत एक मुआवजा वोल्टेज उत्पन्न करता है
परिवेश के तापमान के अनुसार, जिसे रद्द करने के लिए सुधार वोल्टेज में जोड़ा जाता है
अवांछित तापमान अंतर संकेत। जब इन परजीवी संकेतों को हटा दिया जाता है, तो एकमात्र संकेत
डेटा अधिग्रहण प्रणाली द्वारा मापा जाता है वोल्टेज थर्मोकपल माप से मापा जाता है
. हार्डवेयर मुआवजे के मामले में, डेटा अधिग्रहण प्रणाली टर्मिनल का तापमान है
अनकोरिएलेटेड क्योंकि डेटा अधिग्रहण प्रणाली में परजीवी थर्मोकपल वोल्टेज किया गया है
रद्द। हार्डवेयर मुआवजे का मुख्य नुकसान यह है कि प्रत्येक थर्मोकपल में एक होना चाहिए
मुआवजा वोल्टेज को सही करने के लिए अलग से मुआवजा सर्किट जोड़ा जा सकता है, जो बहुत होगा
सर्किट की लागत बढ़ाएं। सामान्य परिस्थितियों में, हार्डवेयर मुआवजा चालन नहीं है
सटीकता और सॉफ्टवेयर मुआवजा।
या आप कोल्ड जंक्शन मुआवजे के लिए सॉफ्टवेयर का उपयोग करने के लिए चुन सकते हैं। उपयोग करने के बाद
संदर्भ-पक्ष तापमान को मापने के लिए प्रत्यक्ष-पठन सेंसर, सॉफ्टवेयर एक उपयुक्त संलग्न कर सकता है
कोल्ड-साइड वोल्टेज के प्रभाव को खत्म करने के लिए मापा वोल्टेज के लिए वोल्टेज मूल्य। याद
(3) कि मापा वोल्टेज VMEAS (थर्मोकपल) वोल्टेज अंतर को मापने के बराबर है
समाप्ति बिंदु और ठंडे जंक्शन के बीच।
थर्मोकपल आउटपुट वोल्टेज अत्यधिक गैर-रैखिक है। सीबेक गुणांक तीन के कारण बदलता रहता है
या कुछ थर्मोकपल के ऑपरेटिंग तापमान सीमा में अधिक कारक। इसलिए, आपको उपयोग करना चाहिए
थर्मोकपल में वोल्टेज बनाम तापमान वक्र को मॉडल करने या लुक-अप का उपयोग करने के लिए एक पॉलीनोमियल
टेबल विधि।
थर्मोकपल को यंत्र से जोड़ें
यह खंड एनआई CDAQ-9172 बैकप्लेन और एनआई 9211 सी-सीरीज थर्मोकपल मॉड्यूल का उपयोग करता है
उदाहरण। थर्मोकपल्स को विभिन्न उपकरणों से जोड़ने के लिए एक समान प्रक्रिया लागू होती है
(चित्रा 4 देखें) ।
आवश्यक उपकरण:
DAQ-9172 8-स्लॉट हाई-स्पीड यूएसबी बैकप्लेन एनआई कॉम्पैक्टडक़ के लिए
एनआई ९२११ चार चैनल, 14Sa/s, 24-बिट, ∓ ८० मिलीवोल्ट थर्मोकपल इनपुट मॉड्यूल
जम्मू प्रकार थर्मोकपल
चित्र 4. एनआई कॉम्पैक्टडक़ी प्रणाली
एनआई 9211 में 10-पोल, अलग-अलग स्क्रू टर्मिनल कनेक्टर है जो कनेक्शन प्रदान करता है
चार थर्मोकपल इनपुट चैनल तक। प्रत्येक चैनल सकारात्मक के लिए एक कनेक्शन बिंदु है
थर्मोकपल, टीसी +, और नकारात्मक टर्मिनल, टीसी-के लिए एक कनेक्शन। एनआई 9211 भी एक आम है
तारों बिंदु, COM. आम तौर पर इस बंदरगाह आंतरिक मॉड्यूल के संदर्भ जमीन से जुड़ा हुआ है
. चित्रा 5 प्रत्येक चैनल के लिए तारों के कार्य से पता चलता है, और चित्रा 6 तारों आरेख से पता चलता है ।
चित्रा 5। टर्मिनल असाइनमेंट
चित्रा 6. कनेक्शन आरेख
अपने माप देखें: एनआई LabVIEW
अब जब थर्मोकपल परीक्षण उपकरण से जुड़ा हुआ है, तो आप लैबव्यू ग्राफिकल का उपयोग कर सकते हैं
प्रोग्रामिंग सॉफ्टवेयर विज़ुअलाइज़ेशन और विश्लेषण के लिए डेटा को कंप्यूटर में स्थानांतरित करने के लिए।
चित्रा 7 LabVIEW प्रोग्रामिंग में मापा तापमान डेटा प्रदर्शित करने का एक उदाहरण दिखाता है
पर्यावरण।
जोड़ें: नंबर 16, रोड 3, संजियांग उद्योग क्षेत्र, शेंगझोउ, झेजियांग, चीन
संपर्क करें: एरिक Xie
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