چرا سنسور دمای من در کالیبراسیون ناموفق بود؟

دما رایج ترین پارامتر اندازه گیری شده در جهان است. سنسورهای دما در ابزارهای طراحی شده برای اندازه گیری دما استفاده می شوند. برای دقیق بودن، تمام سنسورهای دما باید بر اساس یک استاندارد شناخته شده کالیبره شوند. فقط پایداری کوتاه مدت در حین کالیبراسیون بررسی می شود. پایداری طولانی مدت باید توسط کاربر نظارت و تعیین شود.

گاهی ممکن است سنسور دما در حین کالیبراسیون از کار بیفتد. این ممکن است اتفاق بیفتد حتی اگر به نظر می رسید سنسور دما قبل از ارسال آن برای کالیبراسیون به درستی کار می کند. این مقاله چند دلیل اساسی برای خرابی سنسور دما ارائه می دهد و پیشنهاداتی را برای اطمینان از دقت آنها و به حداکثر رساندن عمر مفید آنها ارائه می دهد. علاوه بر این، برخی از دانش پس زمینه در مورد هر نوع سنسور دما، از جمله ویژگی های اساسی و محدودیت های آنها داده شده است.

🔹ارائه دهنده: تیم تولید محتوای میراکنترل

فهرست مطالب:

🔰انواع رایج سنسور دما

🔰علل خرابی در حین کالیبراسیون

انواع رایج سنسور دما

ترمیستورها، دماسنج های مقاومتی پلاتین (PRT) و ترموکوپل ها ابزار انتخابی برای اکثر کاربردهای اندازه گیری دما هستند. هر کدام ویژگی ها و محدودیت های خاصی دارند. به طور معمول، این ابزار قابل اعتماد هستند و سال ها خدمات بدون مشکل را ارائه می دهند. اما بدرفتاری با آنها بر دقت و عمر مفید آنها تأثیر زیادی می گذارد. بنابراین ضروری است که آنها را به درستی مدیریت و استفاده کنید. برای انجام این کار، باید بدانید که آنها چگونه کار می کنند و محدودیت های آنها چیست.

ترمیستورها

ترمیستورها از قوی ترین سنسورهای دما هستند. آنها از یک دستگاه حالت جامد ساخته شده اند که مانند یک مقاومت متغیر عمل می کند. با تغییر دما، مقاومت آن نیز تغییر می کند. این دستگاه ها از حساسیت و دقت بالایی برخوردار هستند. آنها دارای طیف گسترده ای از مقادیر مقاومت هستند. آنها ویژگی‌های رانش طولانی‌مدت عالی دارند و به شوک حساس نیستند. و همچنین از نگرانی‌های دیگری که انواع دیگر دماسنج‌ها ممکن است داشته باشند، رنج نمی‌برند. از آنجایی که آنها به ضربه حساس نیستند، کالیبراسیون آنها معمولاً تحت تأثیر لرزش جزئی، ضربه خوردن یا افتادن قرار نمی گیرد. با این حال محدوده دمایی آنها معمولاً به 100 درجه سانتیگراد محدود می شود.

پراب ترمیستور

دماسنج های مقاومتی پلاتین (PRT)

PRT ها به دلیل گستره دمایی وسیع و دقت بالا، شاید همه کاره ترین سنسورهای دما باشند. بیشتر آنها از -196 درجه سانتیگراد تا 420 درجه سانتیگراد قابل استفاده هستند، به استثنای چند مورد که تا 500 درجه سانتیگراد یا حتی بالاتر می رسد. البته این بستگی به مشخصات هر مدل و کالیبراسیون مربوط به آنها دارد.

اگرچه PRT ها بسیار دقیق هستند و محدوده دمایی وسیعی را پوشش می دهند، اما محدودیت هایی دارند. برخلاف ترمیستورها اگر سیم پلاتینیوم آلوده، در معرض ارتعاش، ضربه زدن یا افتادن باشد. PRT ها در معرض تغییر در کالیبراسیون هستند. تغییرات در کالیبراسیون از طریق این فرآیندها تجمعی است. بنابراین، هنگام استفاده و استفاده از PRT ها باید دقت زیادی به خرج داد.

ترموکوپل

ترموکوپل های فلزی پایه دارای مزیت هایی هستند که دارای دامنه دمایی بسیار وسیع و قیمت پایینی هستند. از معایب آنها می توان به دقت نسبتا پایین اشاره کرد و در دماهای بسیار بالا مستعد ناهمگنی هستند. ترموکوپل های فلزی نوبل دارای محدوده دمایی بسیار گسترده با دقت بالاتر هستند، اما هزینه بیشتری دارند. مانند ترموکوپل های فلزی پایه، آنها نیز مستعد ناهمگنی هستند.

علل خرابی در حین کالیبراسیون

خودگرم شدن در ترمیستورها و PRT ها هنگامی که ترمیستورها و PRT ها کالیبره می شوند، یک جریان تحریک اسمی اعمال می شود. مقدار جریان مورد نیاز عموماً در گزارش کالیبراسیون یا مشخصات سازنده ذکر شده است.

از قانون اهم یاد می گیریم که وقتی جریانی از مقاومت عبور می کند، توان تلف می شود (I2R). این قدرت باعث گرم شدن سنسور می شود. که به “خودگرم شدن” معروف است. هنگامی که سنسور دما کالیبره می شود، خود گرمایش آن در نظر گرفته شده است.

هنگام استفاده از هر نوع سنسور، مطمئن شوید که بازخوانی را برای جریان تحریک مناسب تنظیم کنید. جریان خیلی کم یا زیاد باعث خطاهای اندازه گیری می شود. این سنسورها حتی در صورت اعمال جریان بیش از حد ممکن است آسیب ببینند.

هنگامی که “ترمیستور” یا “PRT” انتخاب شده است، برخی از بازخوان ها به طور خودکار جریان مناسب را انتخاب می کنند. برخی دیگر ممکن است نیاز به تنظیم دستی داشته باشند. تنظیمات معمولاً در منوی تنظیم پروب هستند. اگر جریان را به صورت دستی انتخاب می کنید، همیشه به مشخصات دماسنج یا گزارش کالیبراسیون برای جریان مناسب مراجعه کنید.

مقاومت عایق کم و جریان نشتی

مقاومت عایق پایین گاهی اوقات به عنوان مقاومت شنت نامیده می شود، زیرا جریان اجازه می دهد تا خارج از مدار اندازه گیری جریان یابد. از نظر الکتریکی، مانند قرار دادن مقاومت دیگری به موازات سنسور است. هنگامی که مقاومت عایق کم رخ می دهد، اغلب دمای محل اتصال انتقال بیش از حد گرم می شود. (هاب نباید آنقدر داغ باشد که لمس آن دردناک باشد.)

علاوه بر این، اگر غلاف خم شده باشد، یا اگر آب بندی در معرض خطر قرار گرفته باشد. ممکن است مقاومت عایق کم ایجاد شود و رطوبت به سنسور و سیم های سرب برسد. این مشکل معمولاً با استفاده و جابجایی مناسب قابل اجتناب است.

اتصالات انتقالی

ترمیستورها و PRT ها عموماً اتصالات انتقالی دارند. محل اتصال انتقالی جایی است که سیم های کابل به سیم های لید سنسور متصل می شوند. سیم های سربی یا لحیم می شوند یا نقطه جوش می شوند. اگر آنها لحیم شوند و محل اتصال بیش از حد داغ شود، لحیم کاری ذوب می شود و باعث ایجاد حالت باز یا متناوب می شود.

معمولاً محل اتصال با اپوکسی آب بندی می شود تا از رطوبت و سایر آلاینده ها جلوگیری شود. اگر درزگیر در معرض دمایی فراتر از حد تحمل اپوکسی باشد، ممکن است درزگیر ترک بخورد. این اجازه می دهد تا رطوبت و سایر آلاینده ها به آب بندی نفوذ کنند و به سیم های سربی و سنسور برسد. هنگامی که سنسور دما در دمای پایین تر از محیط قرار می گیرد یا رطوبت محیط زیاد است، انباشت رطوبت بیشتر قابل توجه است.

PRT ها اغلب با مواد عایق پودری بسته بندی می شوند. این ماده باعث می شود PRT کمتر مستعد استرس ناشی از شوک مکانیکی باشد. مگر اینکه آب بندی خوبی وجود داشته باشد، در دماهای پایین عایق رطوبت هوا را جذب می کند. رطوبت یا سایر آلاینده‌ها در اندازه‌گیری‌ها خطا ایجاد می‌کنند و باعث می‌شوند سنسور دما کالیبره نشود. رطوبت به دام افتاده همچنین می تواند یک نگرانی ایمنی ایجاد کند. اگر عایق رطوبت زیادی جذب کرده باشد و سنسور دما در یک منبع حرارتی با دمای بالا قرار داده شود، رطوبت به بخار تبدیل می‌شود و احتمالاً باعث دمیدن آب‌بند یا پاره شدن غلاف می‌شود.

سیم های سربی شکسته یا منقطع

اگر کابل سنسور دما کشیده شود، بیش از حد کار کند یا تحت فشار قرار گیرد. ممکن است سیم های سرب بشکنند و باعث باز شدن یا اتصال متناوب شود. گاهی اوقات ممکن است سیم های سنسور یا سنسور باز یا متناوب رخ دهد. برخی از رویدادهای متناوب تا زمانی که سنسور دما گرم نشود قابل توجه نیست و باعث انبساط و جدا شدن سیم می شود.

حتی اگر مراقبت زیادی برای جلوگیری از شکستگی یا اتصالات متناوب انجام شده باشد، باز هم ممکن است با توجه به زمان و استفاده کافی رخ دهند. انبساط و انقباض مکرر سیم های سرب و سنسور ممکن است در نهایت عوارض خود را داشته باشد و باعث شکستن سیم شود.

آلودگی

آلودگی می تواند در اثر مواد شیمیایی، یون های فلزی یا اکسیداسیون ایجاد شود.

اگر مایعی به سیم های سرب یا سنسور برسد، آلودگی شیمیایی می تواند در PRT ها رخ دهد. این می تواند خلوص پلاتین را تغییر دهد که ویژگی های الکتریکی آن را تغییر می دهد. هر گونه تغییر در خلوص دائمی خواهد بود.

آلودگی یون های فلزی سیم پلاتین معمولاً در دمای 600 درجه سانتیگراد و بالاتر رخ می دهد. از آنجایی که سنسورهای PRT با استفاده از سیم پلاتین با خلوص بالا تولید می شوند، حساس ترین آنها به این نوع آلودگی هستند. آلودگی یون های فلزی برگشت پذیر نیست و باعث می شود PRT دائماً در دما به سمت بالا حرکت کند. این به ویژه در یک سلول سه نقطه ای از آب، که در آن دمای مرجع بسیار پایدار است، قابل توجه است. هنگامی که یک PRT برای دماهای بسیار بالا ساخته می شود، به گونه ای ساخته شده است که سنسور از آلودگی یونی محافظت می شود.

غلاف های سنسور دما معمولاً برای محافظت در برابر آلودگی آب بندی می شوند. هر دو سنسور دمای صنعتی و ثانویه قبل از آب بندی تخلیه نمی شوند. به طور کلی، بنابراین مقداری هوای خشک در داخل آنها وجود خواهد داشت. هنگامی که آنها در معرض دماهای مختلف قرار می گیرند، اکسیداسیون روی سطح سیم ایجاد می شود.

اکسیداسیون در درجه اول بر سنسورهای دما که عناصر سنسور آنها دارای سیم پلاتین هستند تأثیر می گذارد. اکسیداسیون باعث افزایش RTPW (مقاومت در نقطه سه گانه آب) در RTD های فلزی می شود. خوشبختانه، اکسیداسیون را می توان با بازپخت RTD، با استفاده از دما و روش توصیه شده سازنده حذف کرد. قبل و بعد از بازپخت، سنسور دما را با یک استاندارد دقت برتر مانند نقطه سه گانه سلول آب مقایسه کنید. این به شما امکان می دهد تعیین کنید که آیا این روش موفق بوده است یا خیر، و به شما کمک می کند تا سابقه عملکرد سنسور دما را حفظ کنید.

هیسترزیس و تکرارناپذیری

هیسترزیس وضعیتی است که در آن خوانش سنسور دما عقب می‌افتد یا به نظر می‌رسد که با حرکت دماسنج در یک محدوده متوالی دما، اثر «حافظه» دارد. مقادیر اندازه گیری شده به دمای قبلی که سنسور یا سیم در آن قرار گرفته است بستگی دارد. اگر یک سنسور دما برای اولین بار از طیفی از دماها عبور کند – مثلاً از سرد به گرم – از یک منحنی خاص پیروی می کند. اگر اندازه‌گیری‌ها به ترتیب معکوس (در مثال ما از گرم به سرد) تکرار شوند، دماسنج‌ای که مشکل هیسترزیس دارد، نسبت به مجموعه اندازه‌گیری‌های قبلی فاصله دارد. در صورت تکرار، مقدار افست ممکن است همیشه یکسان نباشد.

هیسترزیس با دماسنج های استاندارد مقاومتی پلاتین (SPRT) آسیب نخورده رخ نمی دهد، زیرا SPRT ها به گونه ای طراحی شده اند که بدون کرنش باشند. با این حال PRT هایی که به گونه ای ناهموار طراحی شده اند، طراحی بدون کرنش ندارند و حداقل مقداری پسماند دارند. ورود رطوبت یا نفوذ رطوبت به داخل سنسور دما باعث پسماند در RTD ها از هر نوع می شود.

ناهمگنی

هنگامی که ترموکوپل در دمای بالا استفاده می شود، سیم آن ممکن است آلوده شود. این باعث می شود که ضریب محلی Seebeck سیم از حالت اولیه خود تغییر کند. به عبارت دیگر، این حساسیت سیم را به تغییرات دما تغییر می دهد. با این حال قرار گرفتن در معرض دما و آلودگی ممکن است در طول ترموکوپل یکنواخت نباشد. سپس ضریب Seebeck تابعی از موقعیت در طول ترموکوپل می شود. این منجر به خطاهای اندازه گیری می شود که بستگی به مشخصات دمایی دارد که ترموکوپل در تمام طول ترموکوپل در معرض آن قرار می گیرد و نه فقط به دما در محل اتصال اندازه گیری.

ثبات کوتاه مدت

تکرارپذیری اندازه گیری اصطلاحی است که می توان از آن به روش های مختلف استفاده کرد. باید توسط شخصی که از این اصطلاح استفاده می کند تعریف شود. اغلب به تکرارپذیری RTPW در طول یک بخش از چرخه حرارتی یا یک فرآیند کالیبراسیون اشاره دارد.

اسکنر دقیق دما

هنگامی که یک سنسور دما نمی تواند مشخصات پایداری کوتاه مدت خود را برآورده کند، به این معنی است که انحراف بین اندازه گیری ها در یک دمای خاص خارج از مشخصات آن است. این می تواند ناشی از یک انحراف معیار بزرگ یا خوانش هایی باشد که به طور مداوم در یک جهت حرکت می کنند. علل بالقوه مشکلات پایداری کوتاه مدت عبارتند از:

• رطوبت
• آلودگی
• کشش
• جریان نشتی
• شوک مکانیکی
• ناهمگنی

برای جلوگیری از خرابی سنسور دما و جلوگیری از آلودگی، هنگام استفاده از سنسورهای دما در محیط های خشن باید اقدامات احتیاطی مناسب را انجام دهید. محل اتصال انتقال را در معرض دماهای بالاتر یا پایین تر از آب بند اپوکسی یا اتصال انتقال قرار ندهید. برای مشخصات دمای اتصال انتقالی به مشخصات سنسور دما مراجعه کنید یا با سازنده سنسور دما تماس بگیرید. اگر این احتمال وجود دارد که اتصال انتقال در معرض دماهای بالا یا حتی کمی بالا باشد، یک محافظ حرارتی یا هیت سینک توصیه می شود.

راه های دیگر برای جلوگیری از شکست:

• PRT را رها نکنید، ضربه نزنید، یا لرزش ندهید.
• هرگز غلافی را که برای خم شدن طراحی نشده است خم نکنید. حتی خمیدگی های جزئی ممکن است بر کالیبراسیون یا عمر سنسور دما تأثیر منفی بگذارد.
• هرگز محل اتصال انتقال را در یک مایع غوطه ور نکنید.
• هرگز از مشخصات دمای سنسور دما تجاوز نکنید.
• سنسورهای دما را برای مدت طولانی خیس نکنید، به ویژه در دماهایی که احتمال اکسیداسیون وجود دارد.
• کابل سنسور دما را نکشید یا بیش از حد فشار ندهید.
• اگر سنسور دما نیاز به بازپخت دارد، از دماها و تکنیک های توصیه شده استفاده کنید. پس از آن، همیشه دقت سنسورهای دما را با مقایسه آن با استاندارد اولیه بررسی کنید.
• به طور دوره ای دقت سنسور دما را با یک استاندارد اولیه، مانند سلول سه نقطه ای آب یا یک SPRT مدرج (دماسنج استاندارد مقاومتی پلاتین) مقایسه کنید.

[fusion_person name=”تیم تولیدمحتوای میراکنترل” title=”میراکنترل؛کنترل فرایند اتوماسیون” picture=”https://miracontroller.com/wp-content/uploads/2021/02/icons8-manager-80.png” picture_id=”21002|full” pic_link=”” linktarget=”_self” pic_style=”” pic_style_blur=”” pic_style_color=”” pic_bordersize=”” pic_bordercolor=”” pic_borderradius=”” hover_type=”none” background_color=”” content_alignment=”center” icon_position=”bottom” social_icon_boxed=”” social_icon_boxed_radius=”” social_icon_color_type=”” social_icon_colors=”” social_icon_boxed_colors=”” social_icon_tooltip=”left” blogger=”” deviantart=”” digg=”” dribbble=”” dropbox=”” facebook=”” flickr=”” forrst=”” instagram=”” linkedin=”” myspace=”” paypal=”” pinterest=”” reddit=”” rss=”” skype=”” soundcloud=”” spotify=”” tumblr=”” twitter=”” vimeo=”” vk=”” whatsapp=”https://wa.me/989125376505″ xing=”” yahoo=”” yelp=”” youtube=”” email=”info@miracontroller.ir” show_custom=”no” hide_on_mobile=”small-visibility,medium-visibility,large-visibility” class=”” id=””]تمامی محتوای قرارگرفته در این سایت نتیجه زحمات یکایک افراد تیم تولیدمحتوای میراکنترل است. استفاده از این مطالب با ذکر منبع بلامانع می باشد.[/fusion_person][/fusion_builder_column][/fusion_builder_row][/fusion_builder_container]