كيفية قياس المزدوجات الحرارية
نظرة عامة على درجة الحرارة والمزدوجات الحرارية
درجة الحرارة هي متوسط الطاقة الحركية للجسيمات في قياس عينة الجسم ، و
الوحدة القياسية هي&مثل درجة.&مثل ؛ يمكن قياس درجات الحرارة بطرق مختلفة ، والتكلفة و
يمكن أن تختلف دقة القياسات. تعد المزدوجات الحرارية من أكثر مستشعرات درجة الحرارة شيوعًا
، لأن المزدوجات الحرارية غير مكلفة نسبيًا ودقيقة ، ولها نطاق واسع نسبيًا
نطاق القياس.
عندما يكون هناك اتصالان معدنيان مختلفان ، فإن مجموعة نقطة الاتصال تنتج جهدًا أقل بدون حمل
كدالة في درجة الحرارة ، وهي التأثير الكهروحراري. فرق درجة الحرارة
جهد سيبيك ، حتى عام 1821 وجد ظاهرة الفيزيائي توماس سيبيك اسمه. هذا الجهد
غير خطي فيما يتعلق بدرجة الحرارة ، ولكن يمكن تقريبه على أنه خطي بالنسبة للحرارة الصغيرة
التغيرات في درجة الحرارة ، أو:
حيث ΔV هو تغير الجهد ، S هو معامل سيبيك ، و T هو تغير درجة الحرارة.
تتوفر المزدوجات الحرارية في مجموعة متنوعة من الأنواع ويتم تحديدها بأحرف أكبر وفقًا لـ
اتفاقية المعهد القومي الأمريكي للمعايير (ANSI). على سبيل المثال ، مزدوج حراري من النوع J
يتكون من موصل حديدي وموصل من سبائك النحاس والنيكل. أنواع أخرى من المزدوجات الحرارية
تشمل B و E و K و N و R و S و T.
كيفية قياس المزدوجات الحرارية
خلفية معرفية
من أجل فهم أفضل لكيفية إجراء قياسات المزدوجة الحرارية ، من المهم فهمها
كيف تعمل المزدوجات الحرارية. سيشرح الجزء الأول من هذه الوثيقة المبادئ الأساسية لـ
المزدوجات الحرارية ، سيشرح الجزء الأخير من المزدوجات الحرارية كيفية تحقيق الاتصال
بين الجهاز وكيفية قياس درجة الحرارة.
يتم توصيل جهد سيبك المزدوج الحراري ، إذا تم توصيله مباشرة بنظام القياس
نظام القياس ويولد مزدوجًا حراريًا إضافيًا. هذا لا يمكن قياسه ببساطة بواسطة
توصيله بجهاز قياس الفولتميتر أو أي نظام قياس آخر.
الشكل 1. J- نوع الحرارية
كما هو مبين في الشكل 1 ، الدائرة التي تستخدم المزدوج الحراري من النوع J على درجة حرارة الشمعة
قياس. يتم توصيل خطين حراريين بالمطاريف النحاسية للحصول على البيانات
جهاز. لاحظ أن هناك ثلاثة توصيلات معدنية في هذه الدائرة - J1 و J2 و J3. J1 هو ملف
نقطة قياس حرارية ، تنتج جهد سيبك متناسب مع درجة حرارة تيهو
شمعة. بالإضافة إلى ذلك ، لكل من J2 و J3 معامل سيبيك الخاص بهما وفي البيانات
ستنتج محطة الاستحواذ درجة حرارة تتناسب مع جهد فرق درجة الحرارة
، والمعروف باسم جهد الجانب البارد. من أجل تحديد مكون الجهد في J1 ، فهو كذلك
ضروري لمعرفة درجة حرارة جهات الاتصال J2 و J3 ومعرفة العلاقة بين
جهد الاتصال ودرجة الحرارة. وبالتالي ، يمكن الحصول على جهد تقاطع J1 بواسطة
طرح مكونات جهد الوصلة الطفيلية J2 و J3 من الجهد المقاس.
تتطلب المزدوجات الحرارية مرجعًا محددًا لدرجة الحرارة للتعويض عن الجانب البارد من
تم إنشاء الخطأ. الطريقة الأكثر شيوعًا هي استخدام مستشعر درجة الحرارة
اقرأ مباشرة للحصول على درجة حرارة الوصلة المرجعية ، مطروحًا منها الجهد الطرفي الطفيلي
عنصر. هذه العملية ، المعروفة باسم تعويض الوصلة الباردة ، يمكن أن تبسط حساب البرودة
تعويض الوصلات باستخدام خصائص بعض المزدوجات الحرارية.
باستخدام قانون الازدواج الحراري لطبقة الانتقال المعدني والافتراضات الأخرى ، يمكننا أن نرى ذلك
يعتمد قياس نظام الحصول على بيانات الجهد فقط على نوع المزدوجات الحرارية ،
الجهد عند طرف القياس ودرجة حرارة الوصلة الباردة. الجهد المقاس
مستقل عن مكونات الجهد لأطراف القياس والمحطات الباردة J2 و J3.
الشكل 2. قانون الازدواج الحراري لطبقة الانتقال المعدني
ضع في اعتبارك الدائرة في الشكل 3. تشبه هذه الدائرة الدائرة الموضحة في الشكل 1
أعلاه ، باستثناء أنه تم إدخال قطعة قصيرة من سلك سبائك النحاس والنيكل قبل تقاطع J3.
جميع جهات الاتصال في نفس درجة الحرارة. بافتراض أن درجات حرارة التقاطع J3 و J4 هي
وبالمثل ، ينص قانون الازدواج الحراري لطبقة الانتقال المعدني على أن الدائرة في الشكل 3 هي
كهربائيا نفس الدائرة في الشكل 1. لذلك ، فإن أي من نتائج الدائرة
يمكن تطبيق الشكل 3 على الدائرة الموضحة في الشكل.
الشكل 3. إدخال موصل إضافي في بيئة متساوية الحرارة
تنتمي ملامسات الشكل 3 و J2 و J4 إلى نفس النوع (سبائك النحاس والنيكل) ؛ لأن الاثنين في
بيئة متساوية الحرارة ، J2 و J4 هي نفس درجة الحرارة. بسبب اتجاه
التيار في الدائرة ، ينتج J4 جهدًا موجبًا لـ Seebeck ، بينما ينتج J2 سالب سيبيك
الجهد االكهربى. لذلك ، فإن التلامس يوازن تأثير بعضهما البعض ، وقياس الجهد الكلي
صفر. جهات الاتصال J1 و J3 عبارة عن جهات اتصال من سبائك الحديد والنحاس والنيكل. لكن درجات الحرارة قد تكون
مختلفة ، لأنها قد لا تكون في بيئة متساوية الحرارة. لأنهم مختلفون
بيئات درجة الحرارة ، يمكن أن تنتج جهات الاتصال J1 و J3 جهد سيبيك ، لكن الحجم مختلف
. للتعويض عن الوصلة الباردة J3 ، يتم قياس درجة الحرارة وتطبيقها
يتم طرح الجهد من قياس المزدوجات الحرارية.
باستخدام رمز VJx (Ty) لتمثيل الجهد الناتج عن تقاطع Jx عند درجة حرارة Ty ،
يتم تبسيط مشكلة المزدوجة الحرارية العامة على النحو التالي:
Vالقياسات= VJ1(TTC) + VJ3(Tالمرجع) (2)
حيث ، نظام الحصول على البيانات VMEAS أن قيمة الجهد المقاسة ، TTC J1 تقاطع الحرارية
درجة الحرارة ، قال تريف الجانب المرجعي من درجة الحرارة.
لاحظ أنه في الصيغة (2) ، VJx (Ty) يمثل الجهد المتولد في درجة حرارة Ty
البيئة فيما يتعلق بدرجة حرارة مرجعية معينة. تصمد المعادلة 2 طالما أن VJ1 و
VJ3 هي وظائف درجة حرارة مرتبطة بنفس درجة الحرارة المرجعية. على سبيل المثال ، NIST
يتم إنشاء الجدول المرجعي المزدوج الحراري كما هو موضح أعلاه مع وضع الطرف المرجعي عند 0
درجة مئوية.
لأن J3 و J1 من نفس النوع ، لكنهما ينتجان جهدًا نسبيًا ، VJ3 (Tref)=-VJ1 (Tref).
أيضًا ، نظرًا لأن VJ1 هو الجهد المتولد عن اختبار نوع المزدوج الحراري ، يمكن أن يكون الجهد
تمت إعادة تسميته إلى VTC. لذلك ، يمكن إعادة كتابة النوع 2 على النحو التالي:
Vالقياسات= VTC(TTC) - VTC(Tالمرجع) (3)
لذلك ، عن طريق قياس VMEAS و Tref تعرف على العلاقة بين الجهد المزدوج الحراري و
درجة الحرارة ، يمكنك تحديد درجة حرارة جانب القياس الحراري.
هناك نوعان من التقنيات لتحقيق تعويض التوصيل البارد - تعويض الأجهزة و
تعويض البرمجيات. تتطلب كلتا الطريقتين استخدام مستشعر قراءة مباشرة للحصول على
درجة الحرارة المرجعية. يحتوي مستشعر القراءة المباشرة على مدخل لا يتم تحديده إلا بواسطة
درجة حرارة نقطة القياس. يشيع استخدام أجهزة استشعار أشباه الموصلات والثرمستورات وأجهزة RTD
لقياس درجة حرارة الجانب المرجعي من الجهاز.
باستخدام تعويض الأجهزة ، يمكن إدخال مصدر جهد متغير في الدائرة لإزالته
الجهد الكهروحراري الطفيلي. يولد مصدر الجهد المتغير جهد تعويض
وفقًا لدرجة الحرارة المحيطة ، والتي تضاف إلى جهد التصحيح لإلغاء
إشارة فرق درجة الحرارة غير المرغوب فيها. عندما يتم إزالة هذه الإشارات الطفيلية ، فإن الإشارة الوحيدة
يقاس نظام الحصول على البيانات هو الجهد المقاس من قياس المزدوجات الحرارية
. في حالة تعويض الأجهزة ، تكون درجة حرارة محطة نظام الحصول على البيانات
غير مرتبط لأن الجهد الحراري الطفيلي في نظام الحصول على البيانات كان
ألغيت. العيب الرئيسي لتعويض الأجهزة هو أن كل ازدواج حراري يجب أن يحتوي على
يمكن إضافة دائرة تعويض منفصلة لتصحيح جهد التعويض ، والذي سيكون بشكل كبير
زيادة تكلفة الدائرة. في ظل الظروف العادية ، لا يتم تشغيل تعويض الأجهزة
الدقة وتعويض البرامج.
أو يمكنك اختيار استخدام البرنامج لتعويض الوصلة الباردة. بعد استخدام
مستشعر القراءة المباشرة لقياس درجة حرارة الجانب المرجعي ، يمكن للبرنامج إلحاق مناسب
قيمة الجهد للجهد المقاس لإزالة تأثير جهد الجانب البارد. اعد الاتصال
(3) أن الجهد المقاس VMEAS يساوي (الحرارية) قياس فرق الجهد
بين نقطة النهاية والتقاطع البارد.
جهد الخرج المزدوج الحراري غير خطي بدرجة عالية. يختلف معامل سيبيك بسبب ثلاثة
أو أكثر من العوامل في نطاق درجة حرارة التشغيل لبعض المزدوجات الحرارية. لذلك ، يجب عليك استخدام
متعدد الحدود لنمذجة منحنى الجهد مقابل درجة الحرارة في مزدوج حراري أو استخدام البحث
طريقة الجدول.
قم بتوصيل المزدوجة الحرارية بالجهاز
يستخدم هذا القسم اللوحة المعززة NI cDAQ-9172 ووحدة المزدوجة الحرارية NI 9211 C-series باعتبارها
مثال. إجراء مماثل قابل للتطبيق لربط المزدوجات الحرارية بأدوات مختلفة
(انظر الشكل 4).
معدات مطلوبة، معدة مطلوبة:
DAQ-9172 لوحة معززة USB عالية السرعة ذات 8 فتحات لـ NI CompactDAQ
NI 9211 أربع قنوات ، 14Sa / s ، 24 بت ، ∓ 80 مللي فولت وحدة إدخال مزدوجة الحرارية
نوع J نوع الحرارية
الشكل 4. نظام NI CompactDAQ
يتميز NI 9211 بموصل طرفي لولبي قابل للفصل من 10 أقطاب يوفر توصيلات لـ
ما يصل إلى أربع قنوات إدخال حرارية. كل قناة لها نقطة اتصال للإيجابي
المزدوج الحراري ، TC + ، ووصلة بالطرف السالب ، TC-. يحتوي NI 9211 أيضًا على عنصر مشترك
نقطة الأسلاك ، COM. عادةً ما يكون هذا المنفذ متصلاً داخليًا بالأرض المرجعية للوحدة
. يوضح الشكل 5 تخصيصات الأسلاك لكل قناة ، ويوضح الشكل 6 مخطط الأسلاك.
الشكل 5. تعيين المحطة الطرفية
الشكل 6. مخطط التوصيل
عرض القياسات الخاصة بك: NI LabVIEW
الآن بعد أن تم توصيل المزدوجة الحرارية بجهاز الاختبار ، يمكنك استخدام LabVIEW الرسومية
برمجية برمجية لنقل البيانات إلى الكمبيوتر لتصورها وتحليلها.
يوضح الشكل 7 مثالاً لعرض بيانات درجة الحرارة المقاسة في برمجة LabVIEW
بيئة.
إضافة: رقم 16 ، الطريق 3 ، منطقة صناعة Sanjiang ، Shengzhou ، Zhejiang ، الصين
الاتصال: إريك شيه
بريد الالكتروني:sale@benoelectric.com
الغوغاء: +861598895936
سكايب:ericxie123@outlook.com
Wechat&أمبير ؛ Whatsapp: +8615988295936
الموقع: www.benoindustry.com
