Sissejuhatus
Termopaarid on oluline tööriist temperatuuri mõõtmise valdkonnas. Neid kasutatakse laialdaselt erinevates tööstusharudes, sealhulgas lennunduses, autotööstuses, tervishoius ja tootmises. Need on lihtsad, töökindlad ja kulutõhusad seadmed, millega saab temperatuuri täpselt mõõta. Kuid termopaarid võivad olla tundlikud ka elektromagnetiliste häirete (EMI) suhtes, mis võib nende näidudes vigu põhjustada. Et vältida EMI-d termopaaride täpsust mõjutamast, kasutatakse sageli varjestust. Selles artiklis uurime küsimust, kas termopaare tuleks varjestada või mitte.
Mis on termopaarid?
Termopaarid on temperatuuriandurid, mis kasutavad Seebecki efekti põhimõtet, et tekitada mõõdetavale temperatuurile vastav pingesignaal. Need koosnevad kahest erinevast metalltraadist, mis on ühest otsast ühendatud, mida nimetatakse kuumaks ristmikuks. Iga juhtme teine ots on ühendatud mõõteseadmega, näiteks voltmeetriga. Kui kuum ristmik puutub kokku temperatuuride erinevusega, tekib elektripotentsiaal, mida saab mõõta voltmeetri abil. Potentsiaali suurus on otseselt võrdeline temperatuuride erinevusega termopaari kuuma ristmiku ja külma otsa vahel.
Termopaari kasutatakse laialdaselt, kuna need on vastupidavad, odavad ja võivad töötada laias temperatuurivahemikus (-200 kraadi kuni 1750 kraadi). Siiski on neil ka mõned piirangud. Näiteks võivad need tekitada vigu EMI mõju tõttu.
Mis on elektromagnetilised häired (EMI)?
EMI on nähtus, mis tekib siis, kui elektromagnetlained häirivad elektroonikaseadet. Elektromagnetlaineid võivad tekitada paljud allikad, nagu mootorid, elektriliinid, raadiosignaalid ja elektroonikaseadmed. Kui need lained puutuvad kokku elektroonilise seadmega, võivad need põhjustada mitmesuguseid mõjusid, nagu müra, moonutusi või isegi täielikku riket.
Termopaarid on EMI-le vastuvõtlikud, kuna need toodavad madala tasemega signaali, mida välised elektromagnetlained võivad kergesti mõjutada. Kui signaal on mõjutatud, võib temperatuuri mõõtmine muutuda ebatäpseks. Üks võimalus vältida EMI termopaari signaali mõjutamist on varjestuse kasutamine.
Mis on varjestus?
Varjestus on tehnika, mida kasutatakse elektroonikaseadmete kaitsmiseks EMI eest. See hõlmab seadmete ümbritsemist juhtiva materjaliga, mis neelab või peegeldab elektromagnetlaineid enne, kui need jõuavad tundlike komponentideni. Juhtivaks materjaliks on tavaliselt metall, näiteks vask või alumiinium, ja see on maandatud, et vältida lainete sisenemist või sealt lahkumist.
Varjestusi on kahte tüüpi: magnetiline ja elektriline. Magnetiline varjestus hõlmab ferromagnetilise materjali, näiteks raua või terase kasutamist, et tundlike komponentide ümber juhtida elektromagnetilist signaali. Elektriline varjestus hõlmab juhtiva materjali (nt vase või alumiiniumi) kasutamist, et luua Faraday puur, mis blokeerib EMI sisenemise tundlikesse komponentidesse.
Kas termopaarid peaksid olema varjestatud?
Küsimus, kas termopaare tuleks varjestada või mitte, on keeruline. Ühest küljest võib varjestus aidata vältida EMI-d termopaari signaali mõjutamast, mis võib parandada temperatuuri mõõtmise täpsust. Teisest küljest võib varjestus tekitada muid probleeme, nagu termilised gradiendid ja maandusprobleemid, mis võivad mõjutada temperatuuri mõõtmise täpsust.
Varjestavate termopaaride üks peamisi probleeme on see, et see võib tekitada termilisi gradiente. Termilised gradiendid tekivad siis, kui kilbi ja mõõtepunkti vahel on temperatuurierinevused. See võib põhjustada temperatuuri mõõtmisel vigu, eriti väga madalatel või väga kõrgetel temperatuuridel.
Teine varjestustermopaaride probleem on maandus. Maandus on oluline selleks, et vältida EMI-d termopaari signaali segamisel, kuid see võib põhjustada ka vigu temperatuuri mõõtmisel. Põhjus on selles, et maapind võib toimida jahutusradiaatorina, mis võib mõjutada temperatuuri mõõtmist. Lisaks võib maandus põhjustada ka elektrilist müra, mis võib mõjutada termopaari signaali täpsust.
Nendest probleemidest hoolimata kasutatakse varjestust endiselt laialdaselt termopaaride kaitsmiseks elektromagnetilise häire eest. Õige varjestus on siiski hädavajalik, et vältida vigu temperatuuri mõõtmisel. See hõlmab varjestuse kasutamist, mis on korralikult maandatud ja konstrueeritud termiliste gradientide minimeerimiseks. See hõlmab ka kilbi hoolikat paigutamist, et see ei puutuks mõõtepunktiga kokku.
Järeldus
Termopaarid on temperatuuri mõõtmisel olulised vahendid ja neid kasutatakse paljudes tööstusharudes. Kuid need võivad olla tundlikud elektromagnetiliste häirete suhtes, mis võivad mõjutada temperatuuri mõõtmise täpsust. Varjestus on üks võimalus vältida EMI-d termopaari signaali mõjutamast. Varjestus võib aga kaasa tuua ka muid probleeme, nagu termilised gradiendid ja maandusprobleemid, mis võivad mõjutada temperatuuri mõõtmise täpsust. Seetõttu on varjestuse kasutamisel oluline kasutada õigeid tehnikaid ja valida sobiv varjestus, et minimeerida mõju temperatuuri mõõtmise täpsusele.
