ЖУРНАЛ СТА №4/2025

марной ошибки. Эффективность аппа- ратной линеаризации базируется на определении минимальной и макси- мальной границ входящего сигнала. Пока входящий сигнал находится в пределах указанных ограничений, вы- ход модуля будет отражать точно ли- нейное соотношение. Когда же величи- на сигнала выходит за рамки установ- ленного диапазона, работа модуля на- рушается, и выходной сигнал переста- ёт соответствовать ожидаемой точной линейной картине. Это положение до- полнительно подчёркнуто на иллюст- рациях. Однако важно помнить, что ис- пользование вне пределов указанного диапазона входа приведёт к наруше- нию точности и увеличению ошибок преобразования. Если специфика си- стемы требует специфического входно- го диапазона, лучше, конечно же, ис- пользовать соответствующий модуль. Таким образом, сочетание качествен- ных датчиков и эффективных методов линеаризации позволяет значительно повысить точность измерений и на- дёжность автоматизированных систем. Существует несколько способов клас- сификации датчиков. Одним из наибо- лее важных критериев является разде- ление датчиков на две группы в зави- симости от того, вырабатывают они вы- ходной сигнал самостоятельно или нуждаются во внешнем источнике энергии для формирования полезного сигнала. Самовозбуждающиеся датчики: способны выдавать собственное вы- ходное напряжение или ток без допол- нительного внешнего воздействия. Примером служат фотодиоды и пьезо- датчики. Датчики с внешним возбуждением: требуют подачи внешнего напряжения или тока для генерации сигнала. Сюда относятся ёмкостные, индуктивные и резистивные датчики. Различия между этими группами мо- гут показаться небольшими, однако большинство современных датчиков нуждается именно во внешнем воз- буждении, причём качество подавае- мого питания непосредственно влияет на точность и стабильность выходных сигналов. Ещё одним важным критерием раз- деления датчиков является основной физический параметр, который они из- меряют. Большинство датчиков пред- назначены для конкретных измере- ний, таких как температура, влаж- ность или давление, хотя существуют и многофункциональные устройства. Простейший пример – тензорезистор, представляющий собой обычный пере- менный резистор, который может при- меняться для оценки напряжённости, деформаций, весовых нагрузок, давле- ния и даже ускорений. Однако среди промышленного оборудования наи- большей популярностью пользуется измерение температуры. Именно тем- пературные сенсоры занимают лиди- рующее положение благодаря своей важности в различных технологиче- ских процессах. Сигналы термодатчиков Температура – ключевой показатель, определяющий условия эксплуатации многих производственных процессов. Сегодня существует три основных типа датчиков температуры, широко приме- няемых в промышленности: ● термопары; ● терморезисторы (RTD); ● термисторы. Каждый из этих видов обладает свои- ми преимуществами и недостатками, а также особыми характеристиками об- работки сигнала. Термопара представляет собой про- стой, недорогой и надёжный датчик, способный охватывать широкий диапа- зон температур. Основным преимуще- ством термопар является способность генерировать собственный электриче- ский сигнал, не нуждаясь во внешнем питании. Благодаря этому они стали са- мыми популярными устройствами для мониторинга температуры в промыш- ленности. Принцип работы термопар основан на двух физических явлениях: ● эффект Томсона (возникающее на- пряжение при неравномерном рас- пределении тепла вдоль металличес- кой проволоки); ● эффект Пельтье (разность потенциа- лов при контакте двух разных ме- таллов). Суммарный эффект этих явлений на- зывается эффектом Зеебека, который используется для расчёта температуры измерительных точек. Сигнал термопа- ры сильно нелинеен относительно тем- пературы, и каждый тип термопары имеет свою уникальную кривую. Обес- печить точную линейную обработку сигналов для всех возможных типов термопар достаточно сложно, но у Dataforth есть серия специализирован- ных модулей (SCM5B47, SCM7B47, 8B47, DSCA47, DSCT47), обеспечивающих не- обходимую коррекцию и поддержи- вающих самые распространённые ти- пы термопар (табл. 1). Однако термопары обладают не- сколькими существенными ограниче- ниями: ● замена одной термопары на другую того же типа может вызвать неболь- шие изменения выходного напряже- ния, что требует перенастройки или повторной калибровки сигнального преобразователя для сохранения высокой точности; ● окружающая среда может негативно влиять на характеристики датчика, вызывая загрязнение контактов и ухудшение качества сигнала. Оснащая модули преобразования сиг- налов функциями диагностики по- вреждений проводников, производи- тель позволяет оперативно выявлять проблемы с датчиками без использова- ния дополнительного инструментария. Так, модули SCM5B37/47, SCM7B37/47, 8B37/47, DSCA37/47 и DSCT37/47 поддер- живают настройку режимов проверки целостности цепей и диагностику не- исправностей. Помимо прочего, важ- ным аспектом работы термопар яв- ляется необходимость компенсации СТА 4/2025 46 www.cta.ru ОБ ЗОРЫ Тип Обозначение , состав Диапазон измерений (⁰C) J ТЖК (Fe / Cu-Ni) –210...760 K ТХА (Ni-Cr / Ni-Al) –270...1372 T ТМК (Cu / Cu-Ni) –270...400 E ТХКн (Ni-Cr / Cu-Ni) –270...1000 R ТПП (Pt-13% Rh / Pt) 0...1768 S ТПП (Pt-10% Rh / Pt) 0...1768 B ТПР (Pt-30% Rh / Pt-6%Rh) 0...1820 C W-5% Re / W-26% Re 0...2320 N ТНН (Ni-14,2% Cr-1,4% Si / Ni-4,4% Si-0,1%Mg) –270...1300 Таблица 1. Типы и основные параметры термопар