خطای اندازهگیری ترموکوپل
ترموکوپلها با وجود سادگی و مقاومت بالا، گاهی دقت لازم را ندارند یا عددی متفاوت از مقدار واقعی دما نشان میدهند. این موضوع میتواند در فرآیندهای صنعتی باعث خطای کنترل، کاهش کیفیت محصول و حتی آسیب تجهیزات شود.
برای جلوگیری از این مشکلات، باید عوامل اصلی خطای اندازهگیری ترموکوپل را شناخت و برای هرکدام راهکار مناسب در نظر گرفت.
در این مقاله مهمترین دلایل خطا را بررسی میکنیم.
۱. استفاده از کابل جبرانی نامناسب
یکی از شایعترین دلایل خطای ترموکوپل، استفاده از کابل جبرانی (Compensation Cable) اشتباه یا بیکیفیت است.
مشکلاتی که باعث خطا میشوند:
- عدم تطابق کابل با نوع ترموکوپل (مثلاً استفاده از کابل K برای ترموکوپل J)
- طول زیاد کابل
- استفاده از کابل معمولی به جای کابل استاندارد
✔ نتیجه
اختلاف ولتاژ در کابل باعث نمایش دمای نادرست میشود.
۲. نویز الکتریکی و تداخل الکترومغناطیسی (EMI)
وجود دستگاههایی مثل:
✔ اینورتر
✔ موتورهای بزرگ
✔ منابع تغذیه صنعتی
✔ کابلهای قدرت
میتواند روی سیگنال بسیار کوچک ترموکوپل اثر بگذارد.
راهکارها:
- استفاده از کابل شیلددار
- زمینکردن صحیح سیستم
- دور کردن مسیر کابل از کابلهای قدرت
۳. اتصال اشتباه یا شل بودن ترمینالها
اتصال نادرست در جعبه ترمینال، تابلو برق یا ورودی کنترلر باعث:
- افزایش مقاومت
- ایجاد ولتاژ ناخواسته
- نمایش مقادیر غیرواقعی
میشود.
✔ همیشه اتصالات را سفت و بررسی کنید.
۴. نوع اتصال نوک ترموکوپل (Junction Type)
نوک ترموکوپل میتواند سه نوع باشد:
- Grounded (اتصال زمینشده)
- Ungrounded (ایزوله)
- Exposed (اکسپوز)
هرکدام روی سرعت پاسخ و همچنین میزان نویز تأثیر دارند.
مثال:
اتصال Grounded سریعتر است اما نویز بیشتری میگیرد.
اتصال Ungrounded نویز کمتر اما پاسخ کندتر دارد.
۵. قرار نگرفتن صحیح سنسور در محل اندازهگیری
اگر نوک ترموکوپل دقیقاً در نقطهای که گرما اندازهگیری میشود قرار نگیرد، خطا ایجاد میشود.
موارد رایج:
- کوتاه بودن سنسور
- تماس نداشتن نوک ترموکوپل با مرکز حرارتی
- نصب در مسیر جریان سرد یا نشت هوا
۶. فرسودگی یا اکسید شدن سنسور
ترموکوپلها در طول زمان در معرض:
- اکسیداسیون
- خوردگی
- تغییر ساختار فلز
قرار میگیرند و این باعث تغییر ولتاژ تولیدی و خطای دما میشود.
نشانهها:
- عدد دما نوسان دارد
- مقادیر نامعقول در دمای بالا
- تغییر رنگ غلاف
۷. اختلاف دمای نقطه مرجع (Cold Junction)
ترموکوپلها به نقطه مرجع (Cold Junction) وابستهاند. اگر کنترلر یا جعبه ترمینال به خوبی دمای مرجع را جبران نکند، خطای زیادی ایجاد میشود.
دلیل خطا:
- گرم شدن تابلو برق
- وجود تهویه نامناسب
- سنسور مرجع بیکیفیت
۸. استفاده از غلاف نامناسب
غلاف یا Sheath از سنسور محافظت میکند، اما اگر جنس آن مناسب محیط نباشد:
- سریع تخریب میشود
- رسانایی حرارتی کاهش مییابد
- پاسخدهی کند میشود
نمونهها:
- استیل برای محیط اسیدی مناسب نیست
- سرامیک در برابر شوک حرارتی آسیبپذیر است
- اینکونل برای محیطهای دما بالا بهترین است
۹. دمای بیشازحد یا کمتر از محدوده سنسور
هر نوع ترموکوپل محدوده مشخصی دارد. خارج شدن از این محدوده باعث:
- تغییر دائمی در آلیاژ
- کاهش دقت
- حتی سوختن سنسور
میشود.
مثلاً ترموکوپل J در دمای خیلی بالا اکسید میشود.
۱۰. کیفیت پایین کنترلر یا تجهیزات اندازهگیری
حتی اگر ترموکوپل کاملاً سالم باشد، کنترلر یا نشاندهنده (Indicator) نامناسب یا بیکیفیت باعث خطا میشود.
موارد رایج:
- ADC کمدقت
- کالیبراسیون نادرست
- فیلترهای نرمافزاری ضعیف
خطا در اندازهگیری ترموکوپل میتواند دلایل متعددی داشته باشد، از کیفیت سنسور گرفته تا محیط نصب و کابلکشی. مهمترین عوامل شامل نویز، کابل نامناسب، نصب اشتباه، فرسودگی و اختلاف دمای نقطه مرجع هستند.
با انتخاب صحیح تجهیزات و نصب اصولی، میتوان خطاها را تا حد زیادی کاهش داد و اندازهگیری دقیق و پایدار داشت.
