温度分析的改善

下面介绍对温度记录仪性能具有重大影响的分辨率及A/D转换。另外,还对防干扰对策以及实现更准确的温度采集的提示进行介绍。

决定精度的因素

作为决定采集仪精度的术语有分辨率与直线性。将这两者统称为“精度”或“准确度”。首先,对这两个概念进行说明。

分辨率

分辨率

能够对输入信号进行分辨的精细度,由采集仪的A/D转换元件决定。例如,分辨率为14 bit、输入范围为±5 V时,理论上的最小读取值为0.6 mV。
±5 V÷214(16384)≒0.6 mV

直线性

直线性

请参照图表。横轴表示输入电压,纵轴表示采集值。直线性表示相对于理想直线,实测值的准确度如何。将(理想值-实测值)中的最大偏移量除以输入范围的值以百分比表示。在实际采集中由于受到环境(干扰、电位差)影响,有可能无法根据分辨率与直线性计算精度。减少这些影响并实现高精度采集的技术有以下2种。

  • 通道间接地绝缘
  • ΔΣ(三角积分)型A/D转换方式

温度记录仪的性能

下面介绍为准确采集温度而配备的温度记录仪技术。

三角积分A/D转换

三角积分A/D转换方式是为比传统的A/D转换方式(逐次转换方式或快闪方式),更高精度地进行A/D转换而开发的、将过采样与积分组合而成的A/D转换方式。在输入信号的再现性及商用电源频率的干扰隔绝方面具有优异表现。尤其在温度采集等采样周期长的采集中能够发挥作用。

【1】过采样

以高于输入信号频率的高频率进行采样(A/D转换)就是过采样。能够提高输入信号的再现性与分辨率。

过采样

在分辨率为0.1 V的电路输入2.04 V时无法判断是2.0 V还是2.1 V。对此通过过采样实施12次采样,平均下来为2.041 V,从而与输入值相同。

【2】积分

干扰频率在多数情况下与商用电源相同,进行一定时间的简单平均,减少干扰影响。使用时设定为与商用频率相同的积分时间(20 ms:50 Hz区域、16.7 ms:60 Hz区域)。

积分

基恩士的NR系列配备电源ON时自动开始功能。设为ON时,接通电源后将自动开始收集。

通道GND间绝缘

通道GND间绝缘

是在输入电路的各通道间利用高耐压半导体继电器进行绝缘,以减少共模干扰影响的技术。与上述的三角积分A/D转换方式并用时,通过切断共模干扰与常模干扰,实现高精度温度采集。

另外,输入电路的各通道间被绝缘后,即使各信号GND存在电位差也可进行采集。

另外,输入电路的各通道间被绝缘后,即使各信号GND存在电位差也可进行采集。

输入通道的GND间为非绝缘时,若各信号源的GND间存在电位差,GND间将发生电流,无法进行采集。

热分布均匀化结构

热分布均匀化结构
A
热分布均匀化结构体

利用热电偶进行温度采集时,采集测温点与温度记录仪输入端子台的温度差,在此结果上加上温度记录仪输入端子台的温度。因此,温度记录仪输入端子台的通道间温度偏差是发生误差的原因。所谓热分布均匀化结构,是指主动进行加温控制,抑制通道间温度偏差的技术。具有将采集精度提高至约2倍的效果*

*与本公司NR-1000 系列产品的比较

防干扰对策

输入电路的GND未被绝缘的记录仪时,需要注意接地型的使用。采集目标物与热电偶及GND形成电路,干扰成分有可能由此侵入,这被称为传导干扰。另外,正常情况下热电偶等导体由于“天线效应”而从周围拾取干扰。这就是放射干扰,若粘贴接地型热电偶的位置在大的导体上,将产生同样的影响。虽然都被称为放射干扰,但其原因及大小、频率各有不同,需要具体分析原因并采取对策,最常见的是商用电源干扰。

为防止来自热电偶的传导干扰

  • 请用胶带等将热电偶前端绝缘。虽然牺牲了响应性,却是个简单的方法。
  • 请使用通道间绝缘的记录仪。

为防止来自电源的放射干扰

  • 请勿将电源线与采集线并行配线。
    尤其务必要与动力线隔离配线。
  • 请对受影响的信号线采取电磁屏蔽措施。

三角积分A/D转换示意图

三角积分A/D转换示意图

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