Ввод аналоговых данных

Особенности термопар

Преимущества и особенности термопар

Преимущества термопар:

· Высокая точность измерения значений температуры (вплоть до ±0,01 °С)

· Большой температурный диапазон измерения: от −200 °C до 2500 °C

· Доступность в различных конфигурациях для конкретных приложений

· Сравнительно низкая цена

· Высокая надежность при работе в предельных условиях окружающей среды

· Для получения высокой точности измерения (до ±0,01 °С) требуется индивидуальная градуировка термопары

· На показания влияет температура свободных концов, на которую необходимо вносить поправку. В современных конструкциях измерителей на основе термопар температуры блока холодных спаев измеряется с помощью встроенного термистора или полупроводникового сенсора и автоматически вводится поправка в измеренное значение ТЭДС.

· Эффект Пельтье (в момент снятия показаний необходимо исключить протекание тока через термопару, поскольку протекающий ток охлаждает горячий спай и разогревает холодный)

· Зависимость ТЭДС от температуры нелинейна. Это создает трудности при разработке вторичных преобразователей сигнала.

· Возникновение термоэлектрической неоднородности в результате резких перепадов температур, механических напряжений, коррозии и химических процессов в проводниках приводит к изменению градировочной характеристики и погрешностям, до 5К.

· На большой длине термопарных и удлинительных проводов может возникать эффект «антенны» существующих электромагнитных полей.

· Особенностью термопар является то, что температурный коэффициент зависит только от материала, из которого изготовлена термопара и не зависит от ее конструкции (термопары выполняются в виде щупа, прокладки, бронированного зонда, и т.п.). Это делает термопары взаимозаменяемыми, без необходимости дополнительной подстройки.

Термопары и терморезистивные датчики, используемые для получения непрерывно изменяющегося значения температуры, выдают аналоговый сигнал - ток или напряжение. Компьютер не способен напрямую работать с аналоговым сигналом - для того, чтобы ввести его в компьютер, его необходимо преобразовать в цифровой вид, сделав понятным для компьютера. Для этого служат аналого-цифровые преобразователи (АЦП).

Рассмотрим основные этапы преобразования аналогового сигнала на пути от датчика до цифровой формы представления, которая может быть обработана программой на компьютере. Аналоговый сигнал (напряжение или ток) от датчика подается на вход одного из каналов аналогового ввода платы сбора данных. После этого сигнал поступает на программируемый усилитель платы сбора данных, а затем на, который оцифровывает его с заданной частотой. При этом необходимо иметь некоторые априорные знания о сигнале - в частности, его максимальное и минимальное значения, чтобы задать оптимальный коэффициент усиления программируемого усилителя.

Точность оцифровки аналогового сигнала по амплитуде зависит от числа разрядов АЦП и выбранных пределов измерения. Допустим, измеряемый сигнал находится в диапазоне от 0 до 10В, а канал аналогового ввода на плате сбора данных имеет разрешение 12 бит. Тогда, без учета шумов, изменение сигнала на входе может быть измерено с точностью

(1.2)

Точность измерения слабого сигнала можно существенно повысить, подобрав коэффициент усиления программируемого усилителя на плате ввода данных. Так, установив коэффициент усиления 10, сигнал с амплитудой 500 мВ (диапазон изменения сигнала от 0 до 1 В) может быть оцифрован с точностью 0,24 мВ.

Дата добавления: 2015-04-25