Un experto senior de la Universidad de Yokogawa dio una conferencia el 7 de julio: ¡Principios y técnicas prácticas para la medición de temperatura con registradores de Yokogawa!

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　　Un experto senior de la Universidad de Yokogawa dio una conferencia el 7 de julio: ¡Principios y técnicas prácticas para la medición de temperatura con registradores de Yokogawa! Los registradores se utilizan ampliamente en entornos industriales y en la investigación científica. Las pruebas de temperatura son una de las necesidades más importantes, y existen numerosas aplicaciones para ellos. El 7 de julio de 2020, la Universidad de Yokogawa comenzó oficialmente a transmitir sus programas. El Dr. Feng Yuelu, experto en pruebas de registradores, compartió en línea su experiencia adquirida a lo largo de los años en pruebas en el campo; la respuesta del público fue excelente Para obtener detalles sobre la formación en la Universidad de Yokogawa y más material en video, por favor póngase en contacto con Yokogawa Testing & Measurement. 　　 　　Basado en el principio de medición de temperatura mediante termopares, la compensación del extremo frío es un elemento esencial al utilizar termopares para medir temperaturas. Sin embargo, en la práctica, este aspecto suele pasarse por alto. Por lo tanto, garantizar la precisión en la compensación del extremo frío es un factor importante para asegurar la exactitud de las mediciones realizadas con termopares. Además, en las aplicaciones de medición rápida de temperatura, solemos prestar mucha atención al ciclo de muestreo de los instrumentos secundarios como los recolectores, pero descuidamos el tiempo de respuesta del termopar correspondiente. Elegir incorrectamente el termopar puede afectar negativamente la precisión de la medición de temperatura. A continuación, ofrecemos una breve explicación sobre la compensación del extremo frío y el tiempo de respuesta de los termopares. 　　Compensación del extremo frío La compensación del extremo frío se divide principalmente en compensación interna y compensación externa. El esquema del principio de compensación interna se muestra en la Figura 1. 　　 　　Figura 1: Principio de compensación interna. La compensación interna consiste en que los instrumentos secundarios, como los registradores, proporcionen una compensación para el extremo frío. Para garantizar la precisión de esta compensación, además de utilizar sensores de temperatura de alta precisión, también es muy importante lograr que las terminales estén a la misma temperatura. El registrador Yokogawa garantiza la isotermia de los terminales mediante una configuración óptima de los sensores de temperatura (transistores) y el uso de placas impresas con núcleo metálico (ver Figura 2). Aun así, cuando la temperatura del ambiente en el que se encuentran los terminales (los instrumentos de medición) experimenta cambios bruscos, esto afecta significativamente los resultados de medición del termopar. Por lo tanto, es fundamental mantener estable el ambiente en el que se ubican los instrumentos de medición. 　　 　　Figura 2: Proceso de fabricación de placas impresas con núcleo metálico. El principio de compensación en el extremo frío externo se muestra en la Figura 3. Se puede utilizar un compensador electrónico externo de punto de congelación (ZERO-CON) para mejorar aún más la precisión de la medición de la temperatura. Tenga en cuenta que el cableado entre el compensador externo y los instrumentos de medición es un cable común y no un cable termopar. 　　 　　Figura 3: Principio de compensación externa. Tiempo de respuesta del termopar. El tiempo de respuesta del termopar está determinado principalmente por el diámetro del cable del termopar y por el tipo de procesamiento en su extremo. Los tipos de extremo del termopar, como se muestra en la Figura 4, son principalmente de tipo expuesto, a tierra e aislado. 　　 　　Figura 4: Comparación de los tipos de terminales de los termopares. Se puede observar que los termopares aislados, que son los más utilizados, tienen un tiempo de respuesta más lento en comparación con los otros dos tipos. Sin embargo, tienen ventajas en cuanto a su resistencia a las interferencias. La relación cuantitativa entre el tipo de procesamiento en la punta del termopar y el diámetro del cable con el tiempo de respuesta varía; los diferentes fabricantes de sensores de temperatura tienen sus propias descripciones al respecto. Por ejemplo, la Figura 5 muestra la relación entre el diámetro del cable y el tiempo de respuesta de los termopares OMEGA de Estados Unidos (tipo conectado a tierra/tipo expuesto), bajo ciertas condiciones de prueba. Si se eligen termopares aislantes, la constante de tiempo de respuesta debe multiplicarse por 1,5. El tiempo de respuesta se define como el tiempo necesario para que se produzca un cambio instantáneo en la temperatura del 63,2%. Las condiciones de prueba son a temperatura ambiente y presión atmosférica, con una velocidad del flujo de aire de 20 m por segundo. En las aplicaciones de medición de temperatura a altas velocidades, el tiempo de muestreo del instrumento de medición y el tiempo de respuesta del termopar deben ser compatibles entre sí. 　　 　　Figura 5: Relación entre el diámetro del cable del termopar OMEGA y su tiempo de respuesta. Problemas de interferencias en la medición de temperatura con termopares. Al utilizar termopares para medir la temperatura, es común encontrarse con problemas de interferencias eléctricas. Por un lado, en los últimos años, debido a la popularización de las fuentes de alimentación con frecuencia variable en diversos sectores, el entorno de pruebas se ha vuelto cada vez más exigente. Por otro lado, el potencial termoeléctrico generado por los cambios de temperatura en los termopares es muy pequeño; por lo tanto, son más susceptibles a las interferencias eléctricas en comparación con otros sensores como las resistencias térmicas. 　　La Figura 6 muestra el diagrama de circuito equivalente de un convertidor de frecuencia común. Se pueden observar tres fuentes de interferencia: la fuente de alimentación comercial a 50 Hz, las interferencias en forma de pulsos de alta frecuencia generadas por la modulación por ancho de pulso (PWM), y las interferencias de baja frecuencia provenientes del propio convertidor. 　　 　　Figura 6: Diagrama de circuito equivalente del convertidor de frecuencia. Las funciones de supresión de interferencias que ofrecen los instrumentos de medición de Yokogawa incluyen: a. Conversor A/D con integración; b. Filtro paso-bajo de primer orden; c. Módulos A/D independientes para cada canal. El conversor A/D con integración, como su nombre indica, consiste en realizar una operación de integración sobre la señal analógica durante un tiempo determinado, antes de realizar la conversión A/D. Se puede establecer un tiempo de integración adecuado (período de medición) para cada fuente de interferencia a una frecuencia de trabajo diferente (50 Hz/60 Hz), con el fin de lograr un efecto de supresión. La figura 7 muestra un esquema de cómo la integración A/D ayuda a suprimir las interferencias. Figura 7: Esquema de supresión de interferencias mediante integración A/D. Cuando la frecuencia de la señal de interferencia no coincide con el período de integración del A/D, no es posible suprimir el efecto de las interferencias únicamente mediante la integración. Por lo tanto, el módulo de alta velocidad de Yokogawa ofrece una función de filtrado; al ajustar la frecuencia de corte del filtro pasabajas de primer orden, en combinación con la integración A/D, se puede reducir la influencia de las fuentes de interferencia de alta frecuencia. Sin embargo, el filtrado provoca un cierto retraso en los resultados de las mediciones, por lo que se utiliza con frecuencia en pruebas de temperatura en estado estacionario. La figura 8 muestra un esquema del uso de la integración A/D en combinación con un filtro paso-bajo de primer orden para suprimir las interferencias. 　　 　　Figura 8: Esquema de combinación del convertidor A/D con un filtro pasabajas de primer orden. Actualmente, la mayoría de los instrumentos de adquisición de datos disponibles en el mercado son de tipo de escaneo; es decir, varios canales comparten un mismo convertidor A/D, y se alternan su uso mediante relés. La mayor ventaja del escáner es el ahorro de costos, mientras que su desventaja es que la velocidad de adquisición es limitada y el cambio entre canales es susceptible a interferencias. Yokogawa ha lanzado módulos A/D independientes por canal (ver Figura 9); cada canal de medición utiliza un convertidor A/D independiente, lo que mejora la resistencia a las interferencias y, al mismo tiempo, aumenta significativamente la capacidad de soportar voltajes en modo común. 　　 　　Figura 9: Esquema del circuito del módulo A/D independiente. Además de los métodos de supresión de interferencias que ofrece el registrador, el usuario puede utilizar otros métodos durante las pruebas prácticas para reducir el impacto de las interferencias. Por ejemplo, se puede utilizar cinta aislante para aislar el objeto a probar de la punta del termopar ； Se elimina la diferencia de potencial generada por la corriente de tierra, mediante la equipotenciación de la fuente de señal y del registrador ； También se puede utilizar cable de termopar con blindaje trenzado para suprimir las interferencias por acoplamiento electrostático durante el cableado del termopar. 　　Acerca de la Universidad de Yokogawa: Yokogawa es conocida en todo el mundo por sus productos y calidad, y también gana confianza gracias a sus servicios de alta calidad. La Universidad de Yokogawa hereda una experiencia técnica de un siglo, combina 20 años de experiencia práctica y presenta casos clásicos así como detalles sobre las operaciones a seguir, brindándole una formación profesional integral en pruebas. Puede elegir diferentes formas de participar en los programas educativos de la Universidad de Yokogawa: capacitación en aulas, capacitación presencial o digital, así como capacitación en línea, para satisfacer sus necesidades de aprendizaje en cualquier momento y lugar. Un sistema de cursos sistemático que le ayuda a comprender más a fondo los principios y técnicas de los diferentes tipos de pruebas. Deseamos crecer junto con nuestros clientes, para que la Universidad de Yokogawa se convierta en el lugar donde nacen los nuevos expertos en pruebas generales y en pruebas de comunicaciones ópticas