מהי שיטת המדידה הנכונה לכיול צמד תרמי?

ויסות הכיול של הצמד התרמי מחייב להציג את מסופי ההתייחסות של הצמד התרמי הסטנדרטי והצמד התרמי שנבדק לתואר {{0}} במהלך כיול. עבור צמד תרמי מתכת יקר (S, R, B, B סימני סולם) המשמשים בעבודות כיול, חוטי הצמד התרמי שנבדק הם רכים וקלים לחוט; עם זאת, עבור צמד תרמי מתכת בעלות נמוכה המשמשות בעבודות כיול, בגלל הקוטר הגדול יחסית של מרבית צמד התרמי, קשה להכניס ישירות את סוף ההתייחסות ל -0 מעלות. לפיכך, לרוב משתמשים בחוטי פיצויים כדי להכניס את הקצה החופשי של הצמד התרמי לנקודת ההקפאה, ואז משמשים חוטי נחושת כדי להוביל אותו לטווח המתח של מולטימטר דיגיטלי בעל דיוק גבוה למדידה.

שיטת המדידה הנכונה לתהליך כיול צמד תרמי מוצגת באיור 1:

איור 1 איור 1 שיטת מדידה נכונה במהלך תהליך כיול הצמד התרמי

1. חיבורים שגויים נפוצים של חוטים מפצים

① ההערכה היא כי עם חוטי פיצויים ניתן לבטל את נקודת ההקפאה, כפי שמוצג באיור 2.

איור 2 איור 2 שיטת מדידת שגיאה של אי שימוש נקודת הקפאה במהלך תהליך כיול הצמד התרמי

② ההערכה היא כי חיבור חוטי פיצוי עדיף, לא רק בין הצמד התרמי לנקודת ההקפאה, אלא גם בין נקודת ההקפאה 0 לבין המולטימטר הדיגיטלי הדיגיטלי הגבוה, כפי שמוצג באיור 3.

בעת בדיקת הצמד התרמי באיור 3, השתמש בחוט מפצה בין 0 לתואר לטבלת הפונקציות הדיגיטליות

להלן ניתוח השגיאות שנוצרו על ידי שתי צורות החיווט הללו (בהנחה שלא שגיאות פיצוי בחוטי הפיצוי):

כאשר הוא מחובר נכון (ראה איור 1), אם סוג הצמד התרמי הוא y והחוט המפצה הוא yx, יישום חוק המוליך הבינוני, ניתן להשיג את המתח המקובל על ידי המולטימטר הדיגיטלי בעל הדיוק הגבוה כ:

Ez {{0}} ey (t1, t3)+eyx (t3, t 0) ​​= ey (t1, t0) ------- נוסחה 1

הטמפרטורה T1 בסוף העבודה של הצמד התרמי היא בדיוק הפוטנציאל התרמו -אלקטרי ביחס לתואר {1}}, וניתן להשוות את הקריאה ישירות לסולם כדי לקבוע אם היא עומדת בדרישות.

עבור המצב באיור 2, החלת חוק מוליך הביניים, המתח המקובל על ידי המולטימטר הדיגיטלי בעל הדיוק הגבוה הוא:

Ez=ey (t1, t3)+eyx (t3, t2)=ey (t1, t2) ------- נוסחה 2

בהשוואה למשוואה (1), הטמפרטורה הסביבתית הקלט T2 של מכשיר המדידה החשמלית שונה בדיוק מהפוטנציאל בתואר 0:

EY (T1, T 0) - EY (T1, T2)=EY (T2, T 0) --------------- נוסחה 3

אם תוצאת האימות נמוכה מהערך הפוטנציאלי בפועל של הצמד התרמי בהתאם למצב באיור 2, ההבדל הוא הפוטנציאל של טמפרטורת הסביבה של צמד התרמי ביחס לתואר {1}}.

עבור המצב באיור 3, החלת חוק מוליך הביניים, המתח המקובל על ידי המולטימטר הדיגיטלי בעל הדיוק הגבוה הוא:

Ez {{0}} ey (t1, t3)+eyx (t3, t 0) - eyx (t 0, t2)=ey (t1, t 0) - eyx (t2}}} {15} {15} {15}} {15}} {15}} {}} {15} {15})))))))

מתוצאות שעות העבודה, למרות שנוספה נקודת ההקפאה, המולטימטר הדיגיטלי בעל הדיוק הגבוה פוצה הפוך על ידי חיבור חוט פיצוי מנקודת ההקפאה. התוצאה הסופית זהה לאיור 2, כאשר הערך הנמדד נמוך מהערך הפוטנציאלי בפועל של הצמד התרמי, וההבדל הוא עדיין הפוטנציאל של טמפרטורת הסביבה של הצמד התרמי ביחס לתואר 0.

2. הצע להשתמש בצמד תרמי במקום פיצוי חוט

בכיול של צמד תרמי, חוטי פיצוי משמשים לרוב לחוטי החיבור של צמד תרמי מתכת בעלות נמוכה, אך בדרך כלל הדיוק של חוטי פיצוי של צמד תרמי אינו גבוה בדרך כלל. על פי הסטנדרטים הלאומיים הרלוונטיים, הסובלנות של חוטי פיצוי עבור צמד תרמי בדרגה מדויקת היא ± 2.5 מעלות עבור צמודי S ו- ± 1.5 מעלות עבור קומפלקס K. זה מציג שגיאה רבה מדי לכיול צמד תרמי ועלול לגרום לתוצאות לא מוסמכות עבור צמד תרמי מוסמך.

המטרה של שימוש בחוטי פיצוי של צמד תרמי בכיול היא לפצות את הטמפרטורה T3 בטרמינל הפלט של הצמד התרמי לטיול T 0 (0 מידה) לכיול (כפי שמוצג באיור 1). על פי תרגול, לכיול של צמד תרמי מתכת בעלות נמוכה, נעשה שימוש בדרגת עבודה I φ 0. 5 מ"מ חיבור חוט תרמי צמד תרמי, עם קוטר חוט גמיש, חיווט קל ועלות נמוכה. צמד תרמי כיתה I, כחוטי פיצויים, חייבים לעבור כיול ולהציג ערכי תיקון, אחרת הם יציגו שגיאות של (0. 4-1. 5) תואר; לכיול של צמד תרמי מתכת יקר (במיוחד סוגים תרמיים מסוג S ו- R עם אורך של {{1 0}} מ"מ, שלא ניתן למקם אותו ישירות בתרמוסטט קצה ההתייחסות בגלל החוטים הקצרים שלהם), φ φ נעשה שימוש בתקן תרמטי של קוטליות (עם סובלנות של ± רמת השכלת. צמד התרמי חוטי העמודים החיוביים והשליליים של הצמד התרמי שנבדק, וההשפעה מאוד אידיאלית. השימוש בחוטי צמד תרמי לאימות צמד תרמי מתכת יקר הוא אכן אידיאלי, אך העלות אינה נמוכה. ניתן להשתמש גם בחוטי פיצוי תואמים, אך יש לכייל אותם ולהשתמש בהם רק לאחר תיקון יש משמעות מעשית.

להלכה, על פי חוק המוליכים ההומוגני של צמד תרמי, הפוטנציאל התרמו -אלקטרי של מוליך הומוגני קשור רק לטמפרטורה בצומת שני הקצוות, והוא אינו תלוי בחלוקת הטמפרטורה לאורך האלקטרודה החמה. אז הצמד התרמי מחובר ישירות עם חוט צמד תרמי, ושתי האלקטרודות של הצמד התרמי נמשכות ישירות מחוט הצמד התרמי לנקודת ההקפאה, מבלי לשקול את טמפרטורת הביניים T3 (ראה איור 1).

באמצעות חוטי פיצוי לחיבור, נדרש כי הטמפרטורה של שני קצוות החיבור של הצמד התרמי תהיה עקבית ב- T3. עם זאת, באימות בפועל, הקצה החופשי של הצמד התרמי ממוקם בסוף תנור האימות, והטמפרטורה בסוף גבוהה מאוד. ההשפעה של קרינה והעברת חום משכנעת על הסביבה היא משמעותית, מה שמקשה על השגת טמפרטורה עקבית בקצה החופשי של הצמד התרמי המאומת. אז בתהליך האימות, השגיאה הנגרמת על ידי טמפרטורה לא עקבית בקצוות משולבת בתוצאות האימות של הצמד התרמי. על ידי חיבור עם חוטי צמד תרמי, גם אם הטמפרטורה בקצה החופשי של הצמד התרמי אינה עקבית, היא אינה משפיעה על תוצאות הכיול.

3. בחירה ושימוש בחוטי נחושת

הכניסו את הקצה החופשי של הצמד התרמי לנקודת ההקפאה, וחברו אותו לקצה המדידה של המולטימטר הדיגיטלי בעל הדיוק הגבוה באמצעות חוטי נחושת מנקודת ההקפאה. לחלק מהתקנות לכיול הצמד התרמי יש הוראות כאלה, בעוד שאחרים אינם עושים זאת. על פי תקנות האימות של "צמד תרמי מתכת בעלות נמוכה לעבודה", נדרש במפורש כי יש לחבר את חוטי ההובלה של קצה ההתייחסות של הצמד התרמי באמצעות חוטי נחושת של אותו חומר, והמגע צריך להיות טוב; למרות שתקנות האימות עבור "צמד תרמי מתכת יקר לעבודה" קובעים בתרשים הסכמטי של עקרון האימות כי קצה ההתייחסות של הצמד התרמי צריך להיות מחובר למתג ההמרה (מתג כיוון), הם אינם מציין באיזה סוג חוט עופרת לשימוש. לפיכך, אנשים מסוימים הוסיפו פרטים מיותרים והשתמשו בחוטי פיצויים (השגיאות שנגרמו נותחו לעיל).

הדרישות לחוטי עופרת של מסוף ההתייחסות לצמד התרמי מחמירים למדי. יש לחתוך את החוטים המחוברים לשני הקטבים של הצמד התרמי לשני קטעים באמצעות אותו חוט נחושת ומחוברים למסופי ההתייחסות של שני הקטבים של הצמד התרמי בהתאמה (ההתנגדות של חוט הנחושת ב -2 {}}} צריכה להיות פחות מ- 0.01724 מיקרומטר · m). מכיוון שהם אינם אותו חוט נחושת, אם כי ההתנגדות שלהם עומדת בדרישות, ישנם גם הבדלים ביניהם. לפיכך, הזוג המורכב משני חוטי נחושת יפיק פוטנציאל תרמו -אלקטרוני נוסף במעגל הצמד התרמי תחת השפעת הפרש הטמפרטורה. גודל הכוח האלקטרומוטיבי הזה קשור להבדל בחומר בין שני חוטי הנחושת לבין הפרש הטמפרטורה בין שני קצוות חוטי הנחושת, אשר יכניסו שגיאות מסוימות לצמד התרמי שנבדק.

יתר על כן, החיבור בין חוט הנחושת למסוף הייחוס של האלקטרודה בצמד התרמי חייב להיות בעל קשר טוב. הוכח כי השיטה לשימוש בפה של דגים כדי להדבקה עדיין מאומצת באופן נרחב על ידי אנשי כיול רבים. עם זאת, שיטה זו תציג שגיאה של {{0}}. 5-1. 0 תואר במעגל הגילוי, ושגיאה זו אינה ערך קבוע, לפעמים מספיק כדי להשפיע על שיקול דעתם של תוצאות הכיול.