Perché ho bisogno di amplificatori a termocoppia?

Michigan Scientific Corporation (MSC) offre una varietà di prodotti per amplificatori a termocoppia. Ci sforziamo di soddisfare i requisiti dei nostri clienti per diversi tipi di termocoppie, intervalli di ingresso/uscita e precisione di misurazione. In questa prima di una serie di blog in due parti, inizieremo con l'esaminare il motivo per cui sono necessari gli amplificatori a termocoppia.

Prima parte

Cos'è una termocoppia?

Una termocoppia (TC) è un semplice sensore a due fili che produce una tensione proporzionale alla differenza di temperatura tra la giunzione di misurazione (posizionata nel punto in cui si sta cercando di rilevare la temperatura) e la giunzione fredda (posizionata sul dispositivo di misurazione o acquisizione dei dati). Per una spiegazione tecnica della fisica alla base delle misurazioni della termocoppia, fare riferimento a Michigan Scientific's Nota tecnica 102-B.

Perché ho bisogno di amplificatori a termocoppia?

Signal-to-Noise Ratio

Un vantaggio di un amplificatore TC è riduzione del rumore. I segnali TC non amplificati sono nell'intervallo dei millivolt o addirittura dei microvolt e quindi sono suscettibili di essere sepolti nel rumore elettrico ambientale. Ciò è particolarmente vero quando si eseguono lunghi cavi del sensore TC. Gli amplificatori MSC possono essere posizionati in corrispondenza o molto vicino alla giunzione di misurazione, trasformando il segnale TC in una tensione di alto livello e migliorando notevolmente il rapporto segnale-rumore.

Termocoppia di tipo K non amplificata

Figura 1: Termocoppia di tipo K non amplificata

Figure 1 mostra i dati acquisiti da una termocoppia non amplificata. Il ridimensionamento è di 50 mV per segmento, quindi possiamo vedere che la misurazione picco-picco dell'"hash" del rumore è di circa 30 mV. Questa è una misurazione della temperatura ambiente, circa 25°C, quindi il segnale non amplificato è di circa 1 mV. In questo caso il rapporto segnale/rumore è 1/30. Tieni presente che questa misurazione è stata effettuata in un ambiente poco rumoroso e potrebbe essere molto peggiore.

Termocoppia di tipo K amplificata

Figura 2: Termocoppia di tipo K amplificata

Figure 2 mostra i dati acquisiti da un amplificatore per termocoppia Michigan Scientific. La stessa misurazione a 25°C viene amplificata a circa 125 mV e il rumore picco-picco è leggermente ridotto a circa 25 mV. Ciò migliora il nostro rapporto segnale-rumore da 1/30 a 5, un miglioramento di 150 volte.

Compensazione della giunzione fredda

Poiché le termocoppie misurano solo la differenza di temperatura tra le loro due giunzioni, è necessario effettuare una misurazione della temperatura sulla giunzione fredda e "aggiungerla" alla misurazione complessiva. Tutti gli amplificatori per termocoppie MSC forniscono compensazione della giunzione fredda e creano un misurazione assoluta della temperatura.

Linearità

Le misurazioni del sensore a termocoppia sono nativamente non lineari. Diversi amplificatori per termocoppie MSC forniscono a uscita lineare, riducendo la necessità di complicate operazioni di post-elaborazione da parte dell'utente.

Termocoppie con collettori ad anelli

L'ultimo vantaggio principale degli amplificatori a termocoppia è evidente quando si combinano Misurazioni TC con un gruppo di anelli di contattoAssemblaggi di anelli di scorrimento non prevedono collegamenti realizzati con leghe per termocoppie, quindi eventuali gradienti di temperatura dai collegamenti rotore a statore non saranno inclusi nella misura finale. Per un esame più approfondito di questo calcolo, fare riferimento a Michigan Scientific's Nota tecnica 102-B. Utilizzando un amplificatore sul lato rotante di una misurazione rotante, viene fornita una misurazione assoluta che non è suscettibile ai gradienti di temperatura.

Di seguito è riportato un video che mostra gli effetti della deriva della temperatura durante l'utilizzo di termocoppie e un gruppo di anelli di contatto e come l'utilizzo di un amplificatore influisce sull'uscita.

Resta sintonizzato per la seconda parte: come scegliere l'amplificatore corretto per la tua applicazione