Michigan Scientific bietet eine Vielzahl von Thermoelement-Verstärker. 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 Zweileitersensor, der eine Spannung erzeugt, die proportional zur Temperaturdifferenz zwischen der Messstelle (an der Stelle, an der die Temperatur gemessen werden soll) und der Kaltstelle (am Messgerät oder an der Datenerfassungsstelle) ist. Eine technische Erklärung der physikalischen Grundlagen von Thermoelementmessungen finden Sie bei Michigan Scientific. Technischer Hinweis 102-B.
Warum benötige ich Thermoelement-Verstärker?
Signal-Rausch-Verhältnis
Ein Vorteil eines TC-Verstärkers ist RauschunterdrückungUnverstärkte TC-Signale liegen im Millivolt- oder sogar Mikrovoltbereich und können daher leicht im Umgebungsrauschen untergehen. Dies gilt insbesondere bei langen TC-Sensorkabeln. Michigan Scientific-Verstärker können an oder in unmittelbarer Nähe der Messstelle platziert werden. Sie wandeln das TC-Signal in eine Hochspannung um und verbessern so das Signal-Rausch-Verhältnis erheblich.
Abbildung 1: Unverstärktes Thermoelement vom Typ K
Figure 1 zeigt Daten eines unverstärkten Thermoelements. Die Skalierung beträgt 50 mV pro Segment, sodass die Spitze-Spitze-Messung des Rauschsignals etwa 30 mV beträgt. Da es sich um eine Raumtemperaturmessung (ca. 25 °C) handelt, beträgt das unverstärkte Signal etwa 1 mV. Das Signal-Rausch-Verhältnis beträgt in diesem Fall 1/30. Beachten Sie, dass diese Messung in einer Umgebung mit geringem Rauschen durchgeführt wurde und deutlich schlechter ausfallen 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 Kontaktstellen messen, muss eine Temperaturmessung an der Kaltstelle durchgeführt und zur Gesamtmessung „addiert“ werden. Alle Thermoelementverstärker von Michigan Scientific bieten eine Kaltstellenkompensation und erzeugen eine absolute Temperaturmessung.
Linearität
Thermoelementsensormessungen sind von Natur aus nichtlinear. Mehrere Thermoelementverstärker von Michigan Scientific 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 einem Schleifring. Schleifringe bieten keine Anschlüsse aus Thermoelementlegierungen an, sodass ein Temperaturgradient zwischen Rotor- und Statoranschlüssen nicht in die endgültige Messung einbezogen wird. Eine ausführlichere Beschreibung dieser Berechnung finden Sie bei Michigan Scientific 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 sehen Sie ein Video, das die Auswirkungen der Temperaturdrift bei der Verwendung von Thermoelementen und einem Schleifring zeigt und wie sich die Verwendung eines Verstärkers auf die Ausgabe auswirkt.
Bleiben Sie dran für Teil zwei: So wählen Sie den richtigen Verstärker für Ihre Anwendung