В процессе эксплуатации термопары в своем диапазоне температур можно получить пропорциональную зависимость между напряжением термопары и температурой. И нет никаких сомнений в том, что эта зависимость является линейной.
Но изначально, показания большинство термопар являются крайне нелинейными в диапазоне их рабочих температур. Чтобы получить точные данные о температуре, необходимо преобразовать не линейное напряжение термопары в единицы измерения температуры. Этот процесс называется линеаризация термопары.
Линеаризация термопары
Для линеаризации термопар широко применяются несколько методов. Одно из решений, со стороны низких, — ограничение рабочего диапазона до того значения, при котором показание термопары все еще является линейной.
Другое решение — использование специальных разъемов термопар (системы, интегрированные или модули), предназначенные для реализации линеаризации. Как правило, ни один из этих методов не является подходящим для экономичных многоточечных систем сбора данных.
В дополнение к линеаризации термопар в аналоговой области, можно сделать такую операцию и в цифровой области. Это достигается либо путем линейной аппроксимации (с использованием таблиц) или арифметическое приближение, или в некоторых случаях, комбинацию обоих методов.
Чтобы продемонстрировать, как это осуществляется типичная линеаризация термопары в цифровой области, давайте рассмотрим простой пример.
Предположим, что горячий контакт термопары находится в горячей воде при температуре 100 ° С и холодный контакт, расположенный рядом с измерительным прибором имеет комнатную температуру 25 ° С. Конечно, система должна в конечном счете, в результате измерения определить значение в 100 ° С.
Ниже приведены шаги, которые приводят к такому результату. Следующее уравнение определяет измеряемую величину выходного сигнала термопары:
Vизмеренный = Vгорячий – Vхолодный,
где:
- Vизмеренный — напряжение измеряется с помощью системы сбора данных
- Vгорячий — напряжение горячего контакта из таблицы данных
- Vхолодный холодный контакт напряжение считывается из справочной таблицы.
В соответствии с таблицами по термопаре типа J:
- Vгорячий (100°C) = 5,278 мв
- Vхолодный (25°C) = 1,019 мв
Таким образом, напряжение, измеренное с помощью прибора сбора данных будет:
- Vизмеренный = 5,268 — 1,019 = 4,249 мв
Но на практике мы не знаем температуры горячего спая (100°C), поэтому выполняется обратный процесс. Устройство сбора данных получает два показания напряжения: первое от термопары (4,249 мв), второе значение холодного контакта из таблицы данных. Далее расчеты берет на себя программное обеспечение.