요코가와대학의 베테랑 전문가가 7월 7일 강연을 진행합니다: 요코가와 레코더의 실용적인 온도 측정 원리 및 기법!

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　　요코가와대학의 베테랑 전문가가 7월 7일 강연을 진행합니다: 요코가와 레코더의 실용적인 온도 측정 원리 및 기법!기록기는 산업 현장과 과학 연구에서 널리 사용되며, 온도 측정은 중요한 요구 사항 중 하나이고 활용 분야도 다양합니다.2020년 7월 7일, 요코가와대학교가 정식으로 방송을 시작했습니다. 녹화기 테스트 전문가인 펑위에루 박사가 수년간 현장에서 쌓은 실제 테스트 경험을 온라인으로 공유했으며, 시청자들의 반응이 매우 좋았습니다!요코가와 대학의 교육 세부 정보와 더 많은 영상 자료는 요코가와 테스트 측정에 문의해 주십시오. 　　 　　열전대의 온도 측정 원리에 따르면, 저온단 보상은 열전대를 이용한 온도 측정 시 반드시 고려해야 하는 요소입니다. 하지만 실제 응용에서는 이 점이 쉽게 간과되곤 합니다. 따라서 저온단 보상의 정확도를 어떻게 확보할 것인가는 열전대를 이용한 온도 측정의 정확도를 보장하는 데 있어 매우 중요한 고려사항입니다.또한, 빠른 온도 측정 애플리케이션에서는 수집기와 같은 2차 계측기의 샘플링 주기에 많은 관심을 기울이지만, 이와 연동되는 열전대의 응답 시간은 간과하는 경우가 많습니다. 그로 인해 부적절한 열전대를 선택함으로써 실제 온도 측정 결과에 영향을 미치게 됩니다.다음에서는 냉단 보상과 열전대 응답 시간에 관한 내용을 간략히 설명하겠습니다. 　　냉단 보상　냉단 보상은 주로 내부 보상과 외부 보상으로 나뉩니다.내부 보상 회로도는 그림 1에 나타나 있습니다. 　　 　　그림 1 내부 보상 원리 　내부 보상이란 기록계와 같은 2차 계측기가 냉단 보상을 제공하는 것을 말합니다. 내부 냉단 보상의 정확도를 확보하기 위해서는 고정밀 온도 센서를 사용하는 것 외에도, 단자의 온도를 일정하게 유지하는 것도 매우 중요합니다.요코가와 레코더는 온도 센서(트랜지스터)의 최적의 배치와 금속 코어 인쇄 회로 기판을 활용한 제작 공정(그림 2 참조)을 통해 단자의 등온 상태를 유지합니다.그럼에도 불구하고, 단자(측정 기기)가 놓이는 환경의 온도가 급격히 변하면 열전대를 이용한 온도 측정 결과에도 큰 영향을 미칩니다. 따라서 측정 기기가 놓이는 환경을 안정적으로 유지하는 것이 매우 중요합니다. 　　 　　그림 2 금속 코어 인쇄회로기판 제조 공정 외부 냉단 보상 원리는 그림 3과 같다.외부형 전자 온도 보정기(ZERO-CON)를 사용하면 온도 측정의 정확도를 더욱 향상시킬 수 있습니다.외부 보상기와 측정 기기 간의 연선은 열전대선이 아닌 일반 전선임에 주의하십시오. 　　 　　그림 3 외부 보상 원리　열전대 응답 시간　열전대의 응답 시간은 주로 열전대 선의 직경과 열전대 전단부의 가공 방식에 의해 결정됩니다.열전대의 전단부 유형은 그림 4와 같이 노출형, 접지형, 절연형의 세 가지가 있습니다. 　　 　　그림 4 열전대 전단부 유형 비교 　보시다시피, 가장 흔하게 사용되는 절연형 열전대는 다른 두 유형에 비해 응답 속도가 느리지만, 간섭에 대한 저항력에서는 우위를 가집니다.열전대의 전단부 가공 유형과 선 직경과 응답 시간의 정량적 관계에 대해서는, 각 온도 센서 제조업체마다 고유한 설명이 있습니다.예를 들어, 그림 5는 특정 테스트 조건 하에서의 미국 OMEGA형 열전대(접지형/노출형)의 선 직경과 응답 시간 간의 관계를 나타낸 것입니다.절연형 열전대를 선택할 경우, 응답 시간 상수에 1.5를 곱해야 합니다.응답 시간은 순간적인 온도 변화의 63.2%에 도달하는 데 걸리는 시간으로 정의됩니다.테스트 조건은 실온, 대기압 하에서의 공기 유속이 초당 20m입니다.고속 온도 측정 응용에서는 측정 장비의 샘플링 시간과 열전대의 응답 시간이 서로 일치해야 합니다. 　　 　　그림 5 OMEGA 열전대의 선 직경과 응답 시간의 관계　열전대를 이용한 온도 측정 시 발생하는 간섭 문제　열전대를 사용하여 온도를 측정할 때는 종종 전기적 간섭에 시달리게 됩니다.한편, 최근 여러 산업 분야에서 주파수 변환 전원이 보급되면서 테스트 환경은 점점 더 까다로워지고 있습니다.반면에, 열전대의 온도 변화로 인해 발생하는 열전위는 매우 작기 때문에, 열저항과 같은 다른 센서들에 비해 전기적 간섭의 영향을 더 쉽게 받습니다. 　　그림 6은 일반적으로 사용되는 인버터의 등가 회로도이며, 여기에는 50Hz의 상업용 전원, PWM으로 인해 발생하는 고주파 펄스 간섭(전력 밀도가 높음), 그리고 저주파 주파수 변환 간섭이라는 세 가지 종류의 간섭원이 존재하는 것을 볼 수 있습니다. 　　 　　그림 6 변환기 등가 회로도
요코가와의 측정 장비가 제공하는 간섭 억제 기능에는 다음과 같은 것들이 있습니다:
a. 적분형 A/D 변환기
b. 1차 저역 통과 필터
c. 채널별 독립적인 A/D 모듈
적분형 A/D 변환기란, 이름에서 알 수 있듯이 아날로그 신호를 특정 시간 동안 적분한 후에 A/D 변환을 수행하는 방식입니다.서로 다른 공진주파수(50Hz/60Hz)의 간섭원에 맞게 적절한 적분 시간(측정 주기)을 설정함으로써 간섭을 억제할 수 있다.적분 A/D를 이용한 간섭 억제 방식의 개요는 그림 7에 나와 있습니다.
그림 7 적분 A/D를 이용한 간섭 억제 방식의 개요
간섭 신호의 주파수와 A/D 적분 주기가 일치하지 않을 경우, 간섭의 영향을 단순히 “적분”만으로는 억제할 수 없습니다.따라서 요코가와 고속 모듈은 필터링 기능을 제공하며, 1차 저역 통과 필터의 컷오프 주파수를 조절하고 A/D 누적 기능과 결합함으로써 고주파 간섭원의 영향을 억제할 수 있습니다.하지만 필터링은 측정 결과에 일정한 지연을 유발하므로, 정상 상태의 온도 테스트에 자주 사용됩니다.A/D 누적과 1차 저역통과 필터를 결합하여 간섭을 억제하는 구조는 그림 8에 나타나 있습니다. 　　 　　그림 8: 누적형 A/D와 1차 저역통과 필터가 결합된 구조의 개략도. 현재 시장에 나와 있는 데이터 수집 장비들은 대부분 스캔형이며, 즉 여러 채널이 하나의 A/D를 공유하고 릴레이를 통해 순차적으로 전환됩니다.스캔형의 가장 큰 장점은 비용 절감이며, 단점은 수집 속도가 제한되고 채널 간 전환 시 간섭의 영향을 받기 쉽다는 것입니다.요코가와는 독립형 A/D 모듈을 출시했습니다(그림 9 참조). 각 측정 채널에 별도의 A/D 변환기가 사용되므로, 노이즈에 대한 저항성이 향상될 뿐만 아니라 공통 모드 전압 내성도 크게 향상됩니다. 　　 　　그림 9 독립형 A/D 모듈 회로도　기록 장치가 제공하는 간섭 억제 방법 외에도, 사용자는 실제 테스트 과정에서 다양한 방법을 통해 간섭의 영향을 줄일 수 있습니다.예를 들어, 절연 테이프를 사용하여 측정 대상물과 열전대의 전단부를 분리할 수 있습니다；신호원과 기록기를 등전위화함으로써 지전류가 유발하는 전위차를 제거한다；또한, 꼬임형 차폐형 열전대선을 사용하면 열전대 배선 시 발생하는 정전기 결합 간섭을 억제할 수 있습니다. 　　요코가와대학에 대하여　요코가와는 제품과 품질로 전 세계에 명성을 떨치고 있으며, 우수한 서비스를 통해 신뢰를 얻고 있습니다.요코가와대학은 100년에 걸친 기술적 노하우를 계승하고, 20년간의 현장 경험을 결집하여 고전적인 사례들을 제시하며 세부적인 작업 방법까지 안내함으로써, 원스톱으로 전문적인 테스트 교육을 제공해 드립니다.여러분은 다양한 형태로 요코가와대학의 교육에 참여할 수 있습니다. 강의실에서의 교육, 현장에서의 교육, 디지털 교육, 온라인 교육 등을 통해 언제 어디서나 학습할 수 있습니다.체계적인 교육 과정을 통해 다양한 종류의 테스트에 대한 원리와 기법을 더 깊이 이해할 수 있습니다.우리는 고객들과 함께 성장하며, 요코가와대학교를 차세대 범용 테스트 및 광통신 테스트 전문가들의 요람으로 만들고자 합니다!