با حذف نویز در ترموکوپل، می‌توانیم شاهد ارتقای عملکرد، افزایش طول عمر و بهبود دقت در اندازه‌گیری دما باشیم. این فرآیند، نقش مهمی در بهبود کیفیت سنسورهای دما ایفا می‌کند. اندازه‌گیری دما، به عنوان یک پارامتر حیاتی در دنیای صنعت، نقشی کلیدی در فرآیندهای متعدد صنعتی ایفا می‌کند. این کمیت فیزیکی، با اهمیت و پرکاربرد، در طیف وسیعی از فرایندهای تولیدی و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
اندازه‌گیری دما، فرآیندی حیاتی در صنایع مختلف است که کاربردهای متنوعی دارد. از دانشگاه‌ها و محیط‌های آموزشی گرفته تا کارخانه‌ها و سایت‌های صنعتی، این فرایند نقش مهمی در نظارت و کنترل دما ایفا می‌کند. این تکنیک در دانشگاه‌ها برای آموزش و تحقیق مورد استفاده قرار می‌گیرد، در حالی که در صنایع مختلف، مانند کارخانه‌های تولیدی، برای نظارت بر تجهیزات حرارتی و برقی و اطمینان از عملکرد صحیح آنها ضروری است. اندازه‌گیری دما، چه در محیط‌های آموزشی و چه در صنایع، ابزاری ضروری برای درک و مدیریت شرایط حرارتی است.
منابع نویز ترموکوپل کدامند؟
در فرایند اندازه‌گیری دما، عوامل متعددی وجود دارند که می‌توانند به‌عنوان منابع نویز در نظر گرفته شوند و بر دقت پروب‌های سنجش دما تأثیرگذار باشند. در اینجا به معرفی برخی از این عوامل تأثیرگذار می‌پردازیم:
- Ground loops که جزو مرسوم ترین نویزها محسوب می گردد و بسیار زیاد اتفاق می افتد.
- میدان مغناطیسی، عامل اصلی نویز در سیم‌های ترموکوپل است. این میدان توسط جریان الکتریکی در سیم‌های مجاور به وجود می‌آید و می‌تواند بر عملکرد ترموکوپل تأثیر بگذارد. این میدان مغناطیسی می‌تواند باعث اختلال در سیگنال‌های الکتریکی شود و در نتیجه، نمایشگر دما قادر به نشان دادن دما به درستی نخواهد بود. این پدیده به دلیل تداخل میدان مغناطیسی با سیگنال‌های حساس ترموکوپل رخ می‌دهد. نویز در حسگرهای دما می‌تواند ناشی از میدان‌های مغناطیسی ایجاد شده توسط خطوط برق AC باشد. در فرکانس 60 هرتز، این میدان‌ها می‌توانند بر سیم‌های ترموکوپل تأثیر بگذارند و نویز و اختلال در دماسنج‌های حرارتی ایجاد کنند. تجهیزات دوار نیز می‌توانند نویز الکترواستاتیکی تولید کنند که بر سیگنال‌های حسگر تأثیر می‌گذارد. این عوامل می‌توانند دقت اندازه‌گیری دما را تحت تأثیر قرار دهند و نیاز به روش‌های کاهش نویز و بهبود کیفیت سیگنال دارند.
- سومین Rotating equipment است که نویز الکترواستاتیکی تولید می کند.
عوامل ایجاد نویز در ترموکوپل
نویز در سیگنال‌های ترموکوپل، عاملی است که از منابع متنوعی سرچشمه می‌گیرد و می‌تواند دقت و اعتمادپذیری اندازه‌گیری‌های دمایی را تحت تأثیر قرار دهد. این نویزها می‌توانند از عوامل مختلفی نشأت بگیرند و در نتیجه، بر کیفیت و صحت داده‌های دمایی تاثیرگذار باشند. بنابراین، شناسایی و مدیریت این نویزها برای تضمین دقت در اندازه‌گیری‌های دما ضروری است.
درک عوامل ایجاد کننده نویز مهم است تا بتوان راهکارهای مناسبی برای کاهش یا حذف آنها پیاده سازی کرد. این عوامل عبارتند از:
• تداخل الکترومغناطیسی EMI
• تداخل رادیویی RFI
• حلقه‌های زمین Ground Loops
• ترموالکتریک نویز
• نویز مکانیکی
• اختلافات ولتاژ
روش‌های متعددی وجود دارد که می‌تواند در کاهش نویز و بهبود کیفیت سیگنال‌ها مؤثر باشد. یکی از راه‌های اصلی، استفاده از کابل‌های مناسب و بهینه‌سازی مسیر کابل‌کشی است. همچنین، به کارگیری فیلترهای مخصوص و بهبود سیستم زمین می‌تواند سیگنال‌های مزاحم را تا حد زیادی کاهش دهد. محافظت از تداخلات الکترومغناطیسی و انتخاب دقیق محل نصب حسگرها، به ویژه ترموکوپل‌ها، نیز در این زمینه بسیار مهم است. این روش‌ها تضمین می‌کنند که تداخلات و نویزها به حداقل رسیده و داده‌های جمع‌آوری‌شده دقیق و قابل اعتماد باشند.
بررسی راه های حذف نویز ترموکوپل
برای شروع، باید ترموکوپل‌های محافظت‌شده را از شرکت‌های تولیدکننده خریداری کنید. ترموکوپل‌های غلاف‌دار، چه در نوع سیمی و چه در نوع هد‌دار، توسط شرکت‌های متخصص در تولید سنسورهای دما ساخته می‌شوند. هنگام انتخاب این دستگاه‌ها، توجه به جزئیات مانند مغزی سنسور، مواد تشکیل‌دهنده غلاف، سیم‌های داخلی و برند سازنده، بسیار حائز اهمیت است. این عوامل کلیدی در عملکرد و دقت سنسورها نقش دارند.
برای اطمینان از عملکرد صحیح، انتهای رابط محافظ باید به زمین متصل شود. این اتصال، ولتاژ نویز را در شیلد ایجاد می‌کند و آن را به زمین سیستم هدایت می‌کند، در حالی که از جفت حرارتی ترموکوپل محافظت می‌کند.
یکی دیگر از روش‌های مؤثر برای مقابله با نویز سیگنال، استفاده از فیلترهای فرکانسی است. با توجه به اینکه نویز در محدوده فرکانسی باریکی در حدود 60 هرتز رخ می‌دهد، می‌توان از فیلترهای عبور پایین (Low Pass Filter) بهره برد. این فیلترها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که اجازه عبور فرکانس‌های بسیار پایین یا سیگنال‌های DC را می‌دهند، در حالی که فرکانس‌های بالای 60 هرتز را تضعیف یا رد می‌کنند. این روش، سیگنال‌های ناخواسته را حذف کرده و کیفیت سیگنال را بهبود می‌بخشد.
علاوه بر Power Lines ها، موتورهای AC و مبدل ها در مجاورت Thermocoupleها نیز ممکن است باعث ایجاد ولتاژ نویز در Lead Wires دماسنج های ترموکوپل گردند.
یک راه حل دیگر، بهره‌گیری از ترانسمیتر دما است. این دستگاه‌ها معمولاً با خروجی 4 تا 20 میلی آمپر در مدل‌های مختلف موجود هستند.