Die Michigan Scientific Corporation (MSC) bietet eine Vielzahl von Thermoelement-Verstärker Produkte. Wir sind bestrebt, die Anforderungen unserer Kunden in Bezug auf verschiedene Thermoelementtypen, Eingangs-/Ausgangsbereiche und Messgenauigkeit zu erfüllen. In diesem ersten einer zweiteiligen Blog-Reihe untersuchen wir zunächst, warum Thermoelement-Verstärker notwendig sind.
Teil eins
Was ist ein Thermoelement?
Ein Thermoelement (TC) ist ein einfacher Zweidrahtsensor, der eine Spannung proportional zur Temperaturdifferenz zwischen der Messstelle (befindet sich an der Stelle, an der Sie die Temperatur messen möchten) und der Vergleichsstelle (befindet sich am Messgerät oder Datenerfassung). Eine technische Erläuterung der Physik hinter Thermoelementmessungen finden Sie in Michigan Scientifics Technischer Hinweis 102-B.
Warum benötige ich Thermoelement-Verstärker?
Signal-Rausch-Verhältnis
Ein Vorteil eines TC-Verstärkers ist Rauschunterdrückung. Unverstärkte TC-Signale liegen im Milli- oder sogar Mikrovoltbereich und sind daher anfällig dafür, von elektrischem Umgebungsrauschen begraben zu werden. Dies gilt insbesondere, wenn lange TC-Sensorkabel verlegt werden. MSC-Verstärker können an oder in unmittelbarer Nähe der Messstelle platziert werden, wodurch das TC-Signal in eine Hochspannung umgewandelt und das Signal-Rausch-Verhältnis erheblich verbessert wird.
Abbildung 1: Unverstärktes Thermoelement vom Typ K
Figure 1 zeigt Daten, die von einem unverstärkten Thermoelement erfasst wurden. Die Skalierung beträgt 50 mV pro Segment, so dass wir sehen können, dass die Spitze-zu-Spitze-Messung des Rauschens „Hash“ etwa 30 mV beträgt. Dies ist eine Raumtemperaturmessung, etwa 25 °C, das unverstärkte Signal beträgt also etwa 1 mV. In diesem Fall beträgt das Signal-Rausch-Verhältnis 1/30. Denken Sie daran, dass diese Messung in einer geräuscharmen Umgebung durchgeführt wurde und viel schlimmer sein könnte.
Abbildung 2: Verstärktes Thermoelement vom Typ K
Figure 2 zeigt Daten, die von einem Thermoelementverstärker von Michigan Scientific erfasst wurden. Die gleiche 25 °C-Messung wird auf etwa 125 mV verstärkt und das Rauschen von Spitze zu Spitze wird leicht auf etwa 25 mV reduziert. Dadurch verbessert sich unser Signal-Rausch-Verhältnis von 1/30 auf 5, eine 150-fache Verbesserung.
Kaltstellenkompensation
Da Thermoelemente nur die Temperaturdifferenz zwischen ihren beiden Messstellen messen, muss eine Temperaturmessung an der Vergleichsstelle durchgeführt und zur Gesamtmessung „hinzuaddiert“ werden. Alle MSC Thermoelement-Verstärker bieten eine Kaltstellenkompensation und erzeugen eine absolute Temperaturmessung.
Linearität
Thermoelementsensormessungen sind von Natur aus nichtlinear. Mehrere MSC Thermoelement-Verstärker bieten eine lineare Ausgabe, wodurch die Notwendigkeit einer komplizierten Nachbearbeitung durch den Benutzer reduziert wird.
Thermoelemente mit Schleifringen
Der letzte Hauptvorteil von Thermoelementverstärkern zeigt sich bei der Kombination TC-Messungen mit Schleifringkörper. Schleifringübertrager keine Verbindungen aus Thermoelementlegierungen vorsehen, so dass ein Temperaturgradient von den Rotor- zu den Statoranschlüssen nicht in die endgültige Messung einbezogen wird. Eine eingehendere Untersuchung dieser Berechnung finden Sie in Michigan Scientifics Technischer Hinweis 102-B. Durch die Verwendung eines Verstärkers auf der Spinnseite einer rotierenden Messung wird eine absolute Messung bereitgestellt, die nicht anfällig für Temperaturgradienten ist.
Unten ist ein Video, das die Auswirkungen der Temperaturdrift bei der Verwendung von Thermoelementen und einer Schleifringbaugruppe zeigt und wie sich die Verwendung eines Verstärkers auf den Ausgang auswirkt.
Bleiben Sie dran für Teil zwei: So wählen Sie den richtigen Verstärker für Ihre Anwendung