온도 측정 오차 계산기의 원리
제어 시스템의 온도 측정값은 센서, 그 연결, 4–20 mA로 변환하는 트랜스미터, 전류를 읽는 입력이라는 사슬을 거칩니다. 각 고리마다 고유한 오차가 있고, 데이터시트는 이를 따로 제시합니다. 이 계산기는 그것들을 공정에서의 켈빈이라는 하나의 척도로 맞추어 합성합니다.
항목은 다음과 같습니다.
- 센서 허용차: 소자의 클래스. 백금 측온저항체는 IEC 60751의 AA, A, B, C, 열전대는 IEC 60584-1의 클래스 1, 2, 3입니다. 공정 온도에서 교정하지 않은 센서의 한계입니다.
- 연결: 측온저항체는 2선식, 3선식, 4선식에서 리드선 저항이 더하는 오차. 열전대는 냉접점 보상의 오차입니다.
- 트랜스미터 입력: 데이터시트의 디지털 정확도(켈빈).
- 아날로그 출력: D/A 변환 정확도(교정 스팬에 대한 백분율).
- 주위 온도 영향: 트랜스미터 자체 온도에 따른 측정값 변화(10 K당 스팬의 백분율)에 교정 이후의 변화를 곱한 값.
- 기타 오차: 컨트롤러 입력 카드나 교정 불확도 등 그 밖의 모든 것.
총 확률 오차는 모든 항의 제곱합의 제곱근이고, 최악값은 모두를 더한 값입니다.
계산 예
클래스 A PT100을 100 °C에서 쓰고, 0.5 mm² 케이블 10 m로 3선식 연결하며 도선 간 불일치는 5 %입니다. 트랜스미터 레인지는 0~200 °C, 입력 정확도 ±0.1 K, 출력 정확도는 스팬의 ±0.03 %, 온도 영향은 10 K당 스팬의 ±0.1 %이고, 패널 내부는 교정 시보다 20 K 높습니다.
| 항목 | 오차 |
|---|---|
| 센서, 클래스 A, 100 °C | ±0.35 K |
| 리드선, 3선식 | ±0.045 K |
| 트랜스미터 입력 | ±0.1 K |
| 아날로그 출력, 200 K의 0.03 % | ±0.06 K |
| 주위 온도 영향, 0.1 % × 200 K × 20/10 | ±0.4 K |
| 총 확률 오차 | ±0.55 K |
| 최악값 | ±0.96 K |
같은 센서를 2선식으로 연결하면 리드선 항은 1.81 K, 총 확률 오차는 1.89 K가 됩니다. 이 항의 자세한 내용은 RTD 리드선 오차 계산기에서 볼 수 있습니다.
무엇이 주로 지배하는가
이 예는 많은 설비에 공통된 경향을 보여 줍니다. 트랜스미터의 주위 온도 영향이 센서 클래스만큼 큽니다. 이 값은 스팬에 대한 백분율이므로 레인지가 넓을수록 커집니다. 0150 °C면 충분한 곳을 0200 °C로 잡거나, 햇볕을 받는 필드 하우징에 트랜스미터를 두면 더 좋은 센서로 얻는 이득보다 손해가 큽니다. 스팬을 좁히거나 온도 계수가 작은 트랜스미터를 고르는 것이 가장 저렴한 개선인 경우가 많습니다.
또 하나의 경향은 2선식 측온저항체입니다. 리드선 저항이 측정값에 그대로 더해지며, 케이블이 몇 미터를 넘으면 다른 모든 항보다 커집니다.
열전대: 냉접점
열전대는 측온 접점과 단자 사이의 차이를 측정합니다. 계기는 단자 온도를 재고 그에 해당하는 기전력을 다시 더합니다. 이 측정에 ΔT의 오차가 있으면 기전력은 단자에서의 제베크 계수 × ΔT만큼 어긋나고, 계기는 이를 두 온도에서의 제베크 계수 비를 곱한 공정 온도 오차로 읽습니다. K형은 이 비가 1에 가까워 25 °C와 500 °C 사이에서 0.95입니다. S형의 1000 °C에서는 0.52이고, B형의 실온 부근에서는 거의 0입니다. 각 종류의 계수는 열전대 계산기로 구할 수 있습니다.
계산에 포함되지 않는 것
- 설치: 삽입 깊이, 시스를 따른 열전도, 응답 시간, 복사는 위의 어떤 항보다 큰 경우가 많지만 어느 데이터시트에도 나오지 않습니다.
- 드리프트: 센서와 트랜스미터는 시간과 온도에 따라 드리프트합니다. 허용차 클래스는 새 센서를 나타냅니다.
- 통계: 데이터시트 값은 보통 표준편차가 아니라 한계값입니다. 총 확률 오차는 공학적 추정이지 신뢰 수준이 아닙니다.
자주 묻는 질문
총 확률 오차와 최악값 중 무엇을 써야 합니까?
설계가 타당한지 판단할 때는 총 확률 오차를, 요구를 넘는 오차가 전혀 허용되지 않을 때, 예를 들어 안전 한계나 증명해야 하는 출하 판정 온도에는 최악값을 쓰십시오.
교정된 센서는 어떻게 입력합니까?
교정은 클래스 허용차를 교정 불확도로 바꾸며, 이는 대개 훨씬 작습니다. 그 불확도를 기타 오차에 입력하고 센서를 구매한 클래스를 선택하십시오. 클래스 항이 오차를 크게 잡으므로 결과는 안전 쪽에 있습니다. 교정점의 저항값을 온도로 바꾸는 것은 PT100 계산기로 할 수 있습니다.
트랜스미터 정확도가 스팬의 백분율로만 나와 있습니다. 무엇을 입력합니까?
입력 정확도에 0을, 출력 정확도에 그 백분율을 입력하십시오. “±0.1 K 또는 스팬의 0.05 % 중 큰 값”이라고 되어 있으면 큰 값을 입력 정확도에 입력하십시오.