Ветеран из Университета Ёкогава прочитал лекцию 7 июля: Практические принципы и техники измерения температуры с использованием регистраторов Ёкогава!

Thread Content

　　Ветеран из Университета Ёкогава прочитал лекцию 7 июля: Практические принципы и техники измерения температуры с использованием регистраторов Ёкогава! Регистраторы находят широкое применение на промышленных предприятиях и в научных исследованиях; измерение температуры является одной из важнейших задач, при этом существует множество сценариев их использования. 7 июля 2020 года университет Йокогава официально начал свою деятельность. Доктор Фэн Юэлю, специалист по тестированию регистраторов, поделился онлайн своим многолетним опытом практических испытаний, что было очень хорошо воспринято зрителями! Для получения подробной информации о обучении в Университете Ёкогава, а также дополнительных видеоматериалов, пожалуйста, свяжитесь с компанией Yokogawa Testing & Measurement. 　　 　　Исходя из принципа измерения температуры с использованием термопар, коррекция холодного конца является неотъемлемым элементом при измерении температуры с помощью термопар. Однако на практике её часто игнорируют. Как обеспечить точность коррекции холодного конца, является важным фактором для гарантии точности измерения температуры с помощью термопар. Кроме того, в приложениях, связанных с быстрым измерением температуры, мы часто уделяем большое внимание периоду дискретизации вторичных измерительных устройств, таких как собиратели данных, но при этом игнорируем время реакции термопар, что приводит к неправильному выбору термопар и, в результате, к снижению точности измерений температуры. Ниже мы кратко расскажем о компенсации холодного конца и времени отклика термопар. 　　Коррекция холодного конца. Коррекция холодного конца в основном делится на внутреннюю и внешнюю. Схема внутренней компенсации показана на рисунке 1. 　　 　　Рисунок 1. Принцип внутренней компенсации. Внутренняя компенсация означает, что вспомогательные измерительные устройства, такие как регистраторы, обеспечивают компенсацию эффекта холодного конца. Для обеспечения точности внутренней компенсации крайне важно не только использовать высокоточные датчики температуры, но и обеспечить одинаковую температуру на контактах устройства. Регистраторы Yokogawa обеспечивают изотермизацию контактов за счёт оптимальной настройки датчиков температуры (транзисторов) и использования технологии производства печатных плат с металлическим корпусом (см. рисунок 2). Тем не менее, когда температура окружающей среды, в которой находятся терминалы (измерительные приборы), резко меняется, это сильно влияет на результаты измерения температуры с помощью термопар. Поэтому крайне важно обеспечивать стабильность условий, в которых находятся измерительные приборы. 　　 　　Рисунок 2. Технология производства печатных плат с металлическим сердцевиной. Принцип внешней компенсации холодного конца показан на рисунке 3. Для дальнейшего повышения точности измерения температуры можно использовать внешний электронный компенсатор точки замерзания (ZERO-CON). Обратите внимание, что соединение между внешним компенсатором и измерительными приборами осуществляется с помощью обычных проводов, а не термопарных проводов. 　　 　　Рисунок 3. Принцип внешней компенсации. Время реакции термопары. Время реакции термопары в основном определяется диаметром провода термопары и типом обработки её передней части. Типы передней части термопары, показанные на рисунке 4, в основном делятся на три категории: с открытым выводом, с заземленным выводом и с изолированным выводом. 　　 　　Рисунок 4. Сравнение типов передней части термопары. Как видно, наиболее распространенные изоляционные термопары имеют более медленное время реакции по сравнению с двумя другими типами, однако обладают преимуществом в устойчивости к помехам. Количественная зависимость между типом обработки передней части термопары и диаметром провода и временем отклика описывается по-разному различными производителями датчиков температуры. Например, на рисунке 5 показана зависимость между диаметром провода и временем отклика американских термопар OMEGA (типа с заземлением/без заземления) в определенных условиях тестирования. Если выбирается изоляционный термопара, константа времени отклика должна умножаться на 1,5. Время отклика определяется как время, необходимое для достижения 63,2% мгновенного изменения температуры. Условия тестирования: комнатная температура, атмосферное давление, скорость потока воздуха — 20 м/с. В применениях для высокоскоростного измерения температуры время сбора данных прибором и время реакции термопары должны соответствовать друг другу. 　　 　　Рисунок 5. Связь между диаметром провода термопары OMEGA и временем реакции. Проблемы с помехами при измерении температуры с помощью термопар. При использовании термопар для измерения температуры часто возникают проблемы, связанные с электрическими помехами. С одной стороны, в последние годы благодаря распространению источников питания с переменной частотой в различных отраслях условия тестирования становятся всё более сложными. С другой стороны, термоэлектрический потенциал, возникающий в результате изменения температуры термопары, очень мал, поэтому она более уязвима к электрическим помехам по сравнению с другими датчиками, такими как терморезисторы. 　　На рисунке 6 показана эквивалентная схема распространенных преобразователей частоты. На ней видно наличие трех источников помех: коммерческого источника питания с частотой 50 Гц, высокочастотных импульсных помех, возникающих в результате использования технологии PWM (с высокой интенсивностью энергии), и низкочастотных помех от преобразователя частоты. 　　 　　Рисунок 6. Схема эквивалентной цепи преобразователя частоты. Функции подавления помех, предоставляемые измерительными приборами компании Yokogawa, включают: а) интегрирующий A/D-конвертер; б) фильтр низких частот первого порядка; в) отдельные A/D-модули для каждого канала. Интегрирующий A/D-конвертер, как следует из названия, представляет собой устройство, которое сначала выполняет операцию интегрирования аналогового сигнала в течение определенного времени, а затем осуществляет его преобразование в цифровой формат. Можно настроить подходящее время интеграции (период измерения) для борьбы с помехами от различных источников с рабочей частотой (50 Гц/60 Гц). Схема подавления помех с использованием интеграции A/D показана на рисунке 7. Рисунок 7. Схема подавления помех с использованием интеграции A/D. Когда частота сигнала помехи не совпадает с периодом интеграции A/D, влияние помех невозможно устранить исключительно с помощью процедуры интеграции. Таким образом, высокоскоростной модуль Yokogawa обеспечивает функцию фильтрации: путем регулировки частоты цепочки пропускания первого порядка в сочетании с интеграцией A/D можно снизить влияние высокочастотных помех. Однако фильтрация приводит к определенной задержке в результатах измерений, поэтому её часто используют при тестировании температуры в устойчивом состоянии. Схема подавления помех с использованием интеграции A/D в сочетании с фильтром низких частот первого порядка показана на рисунке 8. 　　 　　Рисунок 8. Схема сочетания процесса интегрирования и преобразования А/Д с первичным низкочастотным фильтром. В настоящее время на рынке преобладают устройства для сбора данных сканирующего типа, при которых несколько каналов используют один преобразователь А/Д; переключение между каналами осуществляется с помощью реле. Самым большим преимуществом сканирующего метода является экономия затрат, тогда как недостатками являются ограниченная скорость сбора данных и то, что переключение между каналами подвержено воздействию помех. Компания Ёкогава выпустила модули A/D с независимыми каналами (см. рисунок 9). Для каждого канала измерений используется отдельный преобразователь A/D, что повышает устойчивость к помехам и значительно увеличивает допустимое напряжение коммутационных помех. 　　 　　Рисунок 9. Схема цепи независимого модуля A/D. Помимо методов подавления помех, предусмотренных самим регистратором, пользователь может в процессе фактических тестов использовать различные способы для снижения влияния помех. Например, можно использовать изоляционную ленту для разделения исследуемого объекта от передней части термопары ； Устранение разницы потенциалов, возникающей из-за земного тока, путем электропотенциальной сбалансировки источника сигнала и регистратора ； Также можно использовать оплетенные экранированные термоэлектрические провода, что позволяет снизить влияние статической электрической связи при прокладке термоэлектрических датчиков. 　　О университете Йокогава: Компания Йокогава известна во всем мире благодаря своей продукции и высокому качеству, а также завоевала доверие клиентов за качественное обслуживание. Университет Йокогава опирается на столетний опыт в области технологий и 20 лет практического опыта; он представляет классические примеры, рассказывает о деталях выполнения операций и предлагает вам комплексное профессиональное обучение по тестированию. Вы можете выбрать различные формы участия в обучении в Университете Ёкохама: очное обучение, обучение на месте производства или в цифровой среде, а также онлайн-обучение — всё это позволяет вам учиться в любое время и в любом месте. Систематизированная система курсов поможет вам глубже понять принципы и приемы различных тестов. Мы стремимся расти вместе с нашими клиентами, чтобы Университет Йокогама стал колыбелью нового поколения специалистов в области универсальных тестов и тестирования оптических коммуникаций!