Lämpötilamittausten linearisointi

 

Yleisimmät tavat teollisuusprosessien lämpötilamittauksessa ovat joko termoelementti- tai vastusmittaus (RTD = Resistive Temperature Devices), joista kummallakin on vahvuutensa ja heikkoutensa, riippuen mitattavista olosuhteista.

 

Kumpikaan, ei termoelementti eikä vastusanturi, ole luonnostaan lineaarinen. Niinpä niiden lähtöviesti ei ole suoraan verrannollinen mitattavaan lämpötilaan, vaan eri tyyppien ominaiskäyrien mukainen, kuten esimerkissä alla.

 

 

Lisäksi, mitkään kaksi laitetta eivät ole identtisiä, vaan kullakin on omat yksilölliset ominaisuutensa. Avuksi on luotu erinäisiä standardeja, kuten IEC60584 ja IEC60751, jotta valmistajat voisivat luokitella laitteensa standardeissa määritellyistä käyristä poikkeamisen suhteen. Termoelementit ja vastusanturit voi sitten valita tarvittavan tarkkuuden perusteella.

 

Moderneihin lämpötilalähettimiin on tallennettu  ideaaliset käyrät laajasta termoelementti- ja vastustyyppien valikoimasta ja niitä tulkitaan lineaarisen 4…20 mA lähdön luomiseksi.

 

Nämä integroidut linearisoinnit perustuvat kunkin anturityypin vastaaviin standardeihin ja mahdollistavat hyväksyttävän lineaarisen lähdön – erityisesti pienellä alueella ja sovelluksissa, joissa ei tarvita erittäin tarkkaa lämpötilamittausta.

 

Kuitenkin on olemassa useita sovelluksia, joissa vaaditaan hyvää tarkkuutta ja joissa vakiolinearisointi ei ole tarpeeksi tarkka.

 

Esimerkkejä näistä ovat:

 

• kemikaalivalmistuksen reaktiolämpötilojen säätö, kriittistä varmistettaessa tuotosta/laatua ja turvallisuutta
• säiliösiirrot öljy- ja kaasuteollisuudessa, missä virtauskompensaatiota tarvitaan tarkkaan kustannuslaskentaan ja laskutukseen
• turvapysäytysjärjestelmät, joissa nopea reagointi ylilämpöön on elintärkeää.

 

Mittausten tarkkuuden ja lineaarisuuden parantamiseksi varmista, että asennat tunnustetun valmistajan korkealuokkaisen lämpötilalähettimen, jossa on paras pitkäaikaisstabiilius.

 

Näissä lähettimissä on todennäköisesti ohjelmoitavia lisäominaisuuksia linearisointiin, mikä antaa parhaan mahdollisen anturi/lähetin-sovituksen vakioantureille, sekä linearisoinnin asiakaskohtaisille antureille.

 

Yksi tapa on käyttää Callender Van Dusen -yhtälöä vastusantureille. Anturikohtaiset kertoimet generoidaan kullekin vastusanturille kalibroinnin yhteydessä, sitten ne ohjelmoidaan sopivaan lähettimeen huomattavasti paremman lineaarisuuden saavuttamiseksi.

 

Linearisoinnista riippumatta säännöllistä kalibrointia tarvitaan varmistamaan jatkuva tarkkuus läpi anturin koko eliniän.