ЖУРНАЛ СТА 1/2021

торые из модулей серии SCM5B (рис. 9) имеют возможность формирования нелинейной передаточной функции средства- ми самого модуля. Эта функция нелинейного преобразования настраивается на заводе и предназначена для зеркальной ком- пенсации равных и противоположных по значению нелиней- ностей характеристик датчика. В результате выходной сигнал модуля является линейным по отношению к данному вход- ному значению температуры. Выходной сигнал SCM5B, ли- неаризованный аппаратными средствами, удобен для клиен- та, поскольку устраняет необходимость в программной ком- пенсации, создающей линеаризованный сигнал с помощью полиномов высокого порядка или справочных таблиц. Для исправления нелинейности сигнала в модулях SCM5B ис- пользуется аппаратная техника кусочно-линейной аппрокси- мации. Разница между нелинейностью датчика и результатом линеаризации, обеспечиваемой модулем SCM5B , называет- ся ошибкой соответствия. Этот параметр является мерой то- го, насколько хорошо техника линеаризации соответствует нелинейной кривой. Точки перегиба расположены вдоль кри- вой так, чтобы выровнять ошибки положительного и отрица- тельного несоответствия. Для исправления нелинейности мо- дули SCM5B используют 9 точек перегиба (кривая разбивает- ся на 10 сегментов), что позволяет добиться типичного соот- ветствия в пределах ±0,015% во всем диапазоне. Нормализо- ванный график нелинейности датчика и аппаратной линеа- ризации показан на рис. 10. Линеаризация сигнала гаранти- руется в пределах заявленного минимума и максимума вход- ного сигнала. Для любого значения в этих пределах выход мо- дуля будет линейным, но если входной сигнал превышает ми- нимальное или максимальное значение, линейность выход- ного сигнала модуля не гарантируется. Это также показано на рис. 10. По этой причине работа модуля SCM5B за пределами указанного входа не рекомендуется. П РАКТИЧЕСКИЕ СООБРАЖЕНИЯ Далее приведены полезные советы, которые следует учиты- вать при измерении температуры с помощью термопар. 1. Всегда проверяйте спецификации производителей термо- пар на соответствие стандартам, указанным температурным диапазонам и взаимозаменяемости. 2. Следует изучить воспроизводимость и взаимозаменяемость между марками термопар. Нужно избегать ошибок, возни- кающих из-за замены термопары. 3. Чтобы избежать возникновения контуров заземления, ис- пользуйте изолированные модули формирования сигнала. 4. Всегда используйте модули формирования сигнала термо- пары с соответствующей входной фильтрацией. Это помо- жет избежать серьёзных шумовых ошибок. 5. Все провода термопары, подключённые к сенсорному мо- дулю, должны иметь одинаковую температуру. Разъёмы мо- дуля не должны иметь температурных градиентов между от- дельными соединениями. 6. Поведение термопары зависит от молекулярной структ- уры материалов. Условия окружающей среды, такие как механические деформации, химическая коррозия, радиа- ция и т.д., которые влияют на молекулярную структуру в любом месте по длине провода термопары, могут при- вносить ошибки. Например, термопары с железом в их составе подвержены ржавлению, что может привести к ошибкам. 7. Используйте удлинительные провода для витой пары и мо- дули формирования сигнала с соответствующей фильтра- цией, чтобы избежать ошибок EMI (Electromagnetic Inter- ference – электромагнитные помехи) и RFI (Radio Frequen- cy Interference – радиочастотные помехи). 8. Делайте соединительные провода термопары по возможно- сти короткими. 9. Если необходимы длинные провода термопары, исполь- зуйте удлинители, рекомендованные производителем. 10. Всегда соблюдайте полярность цветового кода: некоторые европейские производители, в отличие от североамери- канских, используют противоположные цвета для марки- ровки положительной и отрицательной полярности. 11. Избегайте тепловых помех при установке термопар. Лю- бой теплопроводящий материал, например массивные свинцовые провода, может отводить тепло от термопары, создавая ошибку. 12. Агрессивные среды в сочетании с влагой и теплом могут вызвать коррозию, которая способна стимулировать галь- ваническое воздействие и создавать электрохимические ошибки напряжения. В ЗАПИСНУЮ КНИЖК У ИНЖЕ Н Е РА СТА 1/2021 77 www.cta.ru Рис. 9. Модули Dataforth серии SCM5B Рис. 10. Нормализованный график нелинейности датчика и её аппаратной линеаризации Нелинейность Выход Увеличение ошибки Ошибка соответствия Нелинейность датчика по выходу Кусочно-линейная аппроксимация (инверсная) Нижняя граница Верхняя граница Нормализованная линейная передаточная функция В ИДЫ ТЕРМОПАР В настоящее время выпускаются термопары с открытым, с изоли- рованным незаземлённым и с заземлённым спаями. Термопары с от- крытым спаем имеют меньшую постоянную времени, но худшую кор- розионную стойкость. Термопары двух других типов применимы для измерения температуры в агрессивных средах. Производятся также микроминиатюрные термопары по тонкоплёночной и полупровод- никовой технологии для измерений температуры тел малых размеров (описана термопара с диаметром рабочего спая 1 мкм, имеющая по- стоянную времени 1 мкс), в частности, поверхности полупроводни- ковых приборов. ■