چرا در اندازه‌گیری دمای ترموکوپل خطا رخ می‌دهد؟

خطا در اندازه‌گیری دمای ترموکوپل: ترموکوپل برای اندازه‌گیری و کنترل دما در تأسیسات مختلف صنعتی استفاده می‌شود. متداول‌ترین انواع ترموکوپل‌ها عبارتند از E، J، K و T.

با توجه به نوع آنها می‌توانند محدوده‌های دمایی خاصی را تحمل کنند. ترموکوپل‌های با دامنه دمای بالا در تأسیسات مختلف صنعتی، آزمایشگاه‌های تحقیقاتی و غیره کاربرد دارند.

ترموکوپل از دو فلز غیر مشابه تشکیل می‌شود که در یک انتها به هم متصل می‌شوند. دما در محل اتصال اندازه‌گیری می‌شود.

هر گونه تغییر دما در محل اتصال منجر به تشکیل ولتاژ می‌شود. این قرائت ولتاژ برای محاسبه دما استفاده می‌شود. با این حال، گاهی اوقات عواملی وجود دارند که می‌توانند باعث خطا در اندازه‌گیری دما شوند.

خطا در اندازه‌گیری دمای ترموکوپل

ترموکوپل‌ها به طور گسترده در بسیاری از کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند زیرا قابل اعتماد هستند، نسبتاً ارزان هستند، دقت کافی برای اکثر کاربردها دارند و به منبع تغذیه خارجی نیاز ندارند.

سنسورهای ترموکوپل همچنین به دلیل محدوده اندازه‌گیری گسترده آنها ارزش‌گذاری می‌شوند.

با توجه به مواد مورد استفاده، یک ترموکوپل می‌تواند دما را از 200- درجه سانتی‌گراد تا 1250+ درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری کند. با این حال، خطاهای اندازه‌گیری ترموکوپل می‌تواند به دلایل مختلفی رخ دهد.

گاهی اوقات ممکن است مشکلاتی در سیم‌های افزایش ترموکوپل ایجاد شود. اگر قطبیت سیم‌های سرب معکوس شود، این اتفاق می‌افتد.

بنابراین این نیز تا حد زیادی یک خطای انسانی است و از این رو مهم است که تنظیمات را حتی پس از مطابقت با کدهای رنگ بررسی کنید.

چگونه عملکرد ترموکوپل را بررسی کنیم؟

ساده‌ترین راه برای بررسی درستی عملکرد ترموکوپل، شبیه‌سازی اندازه‌گیری با استفاده از یک ژنراتور میلی ولت است که مستقیماً به دستگاه نشانگر متصل است.

مقادیری که در سری ولتاژ مشخص می‌شود را تنظیم کنید و مقادیر را با دماهایی که تعیین می‌شود مقایسه کنید. این سریع‌ترین راه برای تعیین اینکه آیا محدوده خطی‌سازی یا اندازه‌گیری به درستی انتخاب می‌شود.

برای آزمایش سریع، یک قطعه سیم جبرانی را عایق‌بندی کنید، سیم‌ها را از یک طرف بچرخانید و به دستگاه نشانگر متصل کنید. سیم‌های پیچ‌خورده یک ترموکوپل را تشکیل می‌دهند که با گرم کردن اتصال می‌توانید عملکرد اصلی دستگاه را بررسی کنید.

طبیعی است که هر کاوشگر، ماشین یا تجهیزاتی به دلیل برخی خطاها در مقطعی از عمر خود از کار بیفتد. در بیشتر موارد، این اصلاح می‌شود، اما گاهی اوقات چنین تعمیراتی می‌تواند گران باشد یا چنین خطاهایی باعث می‌شود زمان تولید از دست برود.

اگر دلایل احتمالی چنین خطاهایی را بدانیم، می‌توانیم پیشگیرانه عمل کرده و از طریق تعمیر و نگهداری دوره‌ای آنها را اصلاح کنیم. بنابراین، در اینجا فهرستی از دلایل خطاهای کنترل دمای ترموکوپل بیان می‌شود.

علت خطاهای اندازه‌گیری دما در ترموکوپل چیست؟

• بزرگترین پتانسیل خطا، قرارگیری نامناسب یا عدم تماس است که انتقال حرارت را به اتصال حساس ترموکوپل محدود می‌کند. موقعیت‌یابی دقیق سنسور برای اندازه‌گیری ناحیه مورد نظر و کنترل با تماس کافی و مداوم با سطح اندازه‌گیری دقیق‌ترین بازخورد را به کنترل کننده می‌دهد. قاعده کلی برای ترموکوپل‌های خطی این است که حداقل 5 قطر پروب را با تماس محکم با سوراخ غوطه‌ور کنید.
• برخی از خطاها صرفاً خطاهای انسانی مبتنی بر تصمیم‌گیری ضعیف هستند و این یکی از دلایل خطاهای اندازه‌گیری دما است. مهم است که هنگام نصب ترموکوپل تنظیمات فرستنده خود را بررسی کنید تا ببینید آیا سازگار است یا خیر. این به این دلیل است که هر نوع ترموکوپل خروجی الکتریکی متفاوتی دارد. اگر چه ترموکوپل‌ها دارای کد رنگی هستند، اما چنین خطاهایی رخ می‌دهد. بنابراین ساده‌ترین راه برای رفع این مشکل، بررسی کد رنگ روی غلاف ترموکوپل و مطابقت آن با تنظیمات فرستنده است.
• توجه داشته باشید که یک ترموکوپل به جای دمای مطلق، دماهای متفاوت، مانند تغییرات دمای فعلی را اندازه‌گیری می‌کند. بنابراین، پارامترهای محیطی یا وسایلی مانند فن‌ها بر روی کار ترموکوپل تأثیر می‌گذارد و این تغییر دما باعث خوانش نادرست می‌شود. راه حل این وضعیت این است که هیچ وسیله سرمایشی یا گرمایشی را در حاشیه ترموکوپل نگه ندارید.
• اگر یک ترموکوپل برای چندین سال استفاده شود، عمر آن ممکن است در طول زمان به دلیل سایش و پارگی و همچنین اندازه‌گیری‌های چرخه‌ای ثابت دما کاهش یابد. این قطعاً با هر دستگاه یا ماشین اتفاق می‌افتد. در اینصورت نیار به تعویض می‌باشد.
• اگر یک ترموکوپل در چندین مکان به زمین متصل شود، می‌تواند حلقه‌ای از میدان‌های الکترومغناطیسی ایجاد کند که منجر به خطاهای EMI یا RF می‌شود که می‌شود که می‌تواند دقت اندازه‌گیری دما را کاهش دهد.

توصیه‌هایی برای کاهش خطا هنگام اندازه‌گیری دمای ترموکوپل

ترموکوپل‌ها ابزار مهمی برای اندازه‌گیری دقیق دما هستند، اما در معرض خطاهایی هستند که می‌تواند دقت آنها را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

این مقاله دلایل اصلی چنین خطاهایی را بررسی می کند: اتصالات نادرست، آلودگی، کالیبراسیون نادرست ،گرادیان دما، فرسودگی و پیری، تداخل الکتریکی و نصب نامناسب.

اتصال صحیح: مطمئن شوید که ترموکوپل به درستی وصل و تماس خوبی برقرار می‌کند.

تمیز کردن منظم: ترموکوپل را تمیز کنید تا تمیز بماند.

کالیبراسیون: ترموکوپل را طبق توصیه‌های سازنده کالیبره کنید.

گرادیان دما: ناهمگنی‌های دما را در محل اندازه‌گیری در نظر بگیرید.

تعویض ترموکوپل: ترموکوپل‌ها را در حین سایش تعویض کنید تا از کاهش عملکرد جلوگیری کنید.

حفاظت از تداخل الکتریکی: از ترموکوپل‌ها در برابر میدان‌های الکترومغناطیسی و سایر وسایل الکتریکی محافظت کنید.

نصب صحیح: ترموکوپل‌ها را در مناطقی با شرایط دمایی یکنواخت نصب کنید و از ارتعاشات و سایر منابع تداخل اجتناب کنید.

با پیروی از این توصیه‌ها، می‌توانید دقت اندازه‌گیری دما را با استفاده از ترموکوپل‌ها به میزان قابل توجهی بهبود بخشید. این امر به ویژه در کاربردهای صنعتی و علمی که دقت اندازه‌گیری کلیدی است مهم است.