Линеаризация термопары. Методы

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:

V_{измеренный} = V_{горячий} – V_{холодный},

где:

• V_{измеренный} — напряжение измеряется с помощью системы сбора данных
• V_{горячий} — напряжение горячего контакта из таблицы данных
• V_{холодный} холодный контакт напряжение считывается из справочной таблицы.

В соответствии с таблицами по термопаре типа J:

• V_{горячий} (100°C) = 5,278 мв
• V_{холодный} (25°C) = 1,019 мв

Таким образом, напряжение, измеренное с помощью прибора сбора данных будет:

• V_{измеренный} = 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.