TFT基板玻璃通道铂铑热电偶温度波动现象分析和对策

2012-08-15陕西彩虹电子玻璃有限公司李桂玲

电子世界 2012年13期

关键词：隔离器信号线铂金

陕西彩虹电子玻璃有限公司王庚李桂玲张涛

陕西彩虹电子玻璃有限公司王庚李桂玲张涛

将TFT铂金通道铂铑热电偶测量温度波动现象进行分类：接线接触不良引起波动、测温端松动引起的波动、补偿导线性能变坏引起波动、补偿器性能不稳或松动引起的波动、外界干扰引起的波动。指出每种波动现象的特征，分析波动的原因并提出了解决的方法。

铂金通道；铂铑热电偶温度波动

1.引言

在TFT基板玻璃生产中，通道加热方式采用温度闭环控制的模式，铂金通道温度的稳定与否，对基板玻璃的品质影响很大，直接决定了如气泡、铂金颗粒、玻璃结、条纹等诸多缺陷的数量。而基板通道上热电偶的安装方式、热电偶的结构形式是非常特殊的，采用的是裸偶直接测量，测温端头是焊接在通道本体上，通道本体又通过很大的电流，也就是说测量带电体的温度，这样的结构就决定了温度容易跳动，因此正确分析温度的波动，对工艺的调整至关重要。

2.硬件故障引起的波动

2.1 信号接线松动或接触不良引起波动

通过查看DCS的温度曲线，曲线出现断点，温度值忽大忽小的变化，这种情况就说明信号有中断，那么就检查个电气连接处有无松动、接触不良。如偶丝固定点有无松动，补偿导线有无松动，隔离器输出到DCS得信号线有无松动。

2.2 通道玻璃流量不稳引起的波动

如果DCS温度曲线是连续的，但是温度却时大时小，可以断开补偿导线，用福禄克743信号表进行温度检测，如果温度波动且变化量不大（1-2）度，说明是通道内部的问题，查看温度曲线，检查温度波动的时间周期，如果时间很短（秒级），说明是测温端与铂金本体的接触不可靠，可能是玻璃液流量不稳，引起温度有微小的波动。

2.3 补偿导线性能变坏引起波动

如果断开补偿线，用福禄克743信号表进行温度检测，如果温度无波动，接好补偿导线，在隔离器的输入端测量，有波动，测量补偿导线电阻值偏离正常值，说明补偿导线故障，从而引起波动。

2.4 补偿器性能差或隔离器性能差引起的波动

排除了上述的故障，波动未消除，而且冷端温度稳定，就需考虑补偿器和隔离器的稳定性引起的温度波动。如补偿电阻的温度特性、隔离器的热稳定性变差。

2.5 焊接方式的不同，接触焊点引起的波动

裸偶直接测量，测温端头是焊接在通道本体上，焊接点形式在高温下变形，位置变化、位置不稳定引起的温度波动，这是不可避免的，在焊接时考虑热变形情况。

3.交流电干扰引起的波动

由于通道的热电偶是焊接在铂金通道上的，而铂金通道的加热采用直接加热方式，电流达到几千安，电流的波动比较大，通道周围存在比较强的电磁干扰，如果干扰措施不得当，就容易受到干扰，温度必然会波动。

3.1 交变磁场引起的端间干扰

由于通道的附近有大功率的变压器、大电流铜排，会产生较强的交变磁场，而热电偶补偿导线就近分布，从而在回路中感应出交流电动势，形成干扰。因此，仪表的输入信号线（补偿导线）应远离干扰源，不允许将信号线、补偿导线和动力线穿在同一金属管内或桥架内。

3.2 热电偶焊接在带电体上引进干扰

TFT通道温度测量，需要将热电偶的工作端焊接到用电流直接加热的铂金管的表面上。由于在铂金管平行于电流方向的各点上存在电位差，从而引进了端间干扰电压。

3.3 高温漏电产生的干扰

TFT通道使用的热电偶是裸丝套瓷珠后直接引出到防水接线盒内，在1600度高温时人体碰触到热电偶接头的金属或热电偶丝，会有触电的感觉，测量热电偶对地之间的电压，可达几十伏的交流电压。温度愈高，测出的电压也愈高。这说明有些绝缘材料常温时是良好的绝缘体，但随着温度的升高，其绝缘性能逐渐下降，甚至有些绝缘体在高温时会变成导电体，用氧化铝制成的热电偶保护管具有这种性质。

4.直流干扰

以上所谈的都是人们熟知的交流干扰。同样如果有外加的直流电流出现在测量系统，也会影响仪表的正常工作。产生直流干扰的原因大致如下：

4.1 附加热电势

从热电偶的测量原理可知，凡是两种不同的金属连接在一起，构成闭合回路且在它们的连接点处于不同温度下会产生热电势。如果热电偶或补偿导线的正负极接头，当温度不一致时，就会出现附加热电势。

4.2 化学电势

凡是两种不同的金属浸入盐类、碱类或酸类的水溶液中，在两种金属导体之间会出现电势，称为化学电势。补偿导线是由两种不同金属材料组成的。TFT通道内湿度非常大，补偿导线就处于这样的潮湿环境中，如果它浸润了上述溶液或其它电解液时便会产生化学电势而形成干扰。

5.消除温度波动对策

5.1 硬件故障引起的波动

对于硬件引起的温度波动，利用测量仪器（如743或记录仪）对温度信号从输入端开始逐步排查，紧固各连接处的螺丝，如偶丝连接处、补偿导线连接处、DCS信号线连接处，更换损坏的补偿导线、温度补偿器及温度信号隔离器。

5.2 抗干扰的措施

5.2.1 信号线远离干扰源

电磁感应耦合是端间干扰的主要来源，仪表的输入信号线（补偿导线）应远离干扰源。（在大功率的交流调功器、电磁接触器、变压器和载有强电流的铜牌附近不应敷设补偿导线，更不允许将信号线、补偿导线和电源线穿在同一金属管或桥架内）

5.2.2 采用相互绞合信号线

干扰电压的大小，除与交流磁场的强度有关外，还与磁通穿过信号线回路的面积有关，把信号线绞合起来，能有效地缩小回路所包围的面积。绞合的越紧越好。同时，信号线绞合也是消除静电感应的有效措施。

5.2.3 信号线采取屏蔽措施

所有的补偿导线从现场到控制柜都进行屏蔽处理，为了消除工频磁场的干扰，屏蔽管可采用厚的软铁管，这样大部的磁通将沿磁阻很小的铁管通过，因此对信号线的影响减弱，采用桥架时，桥架连接处必须用专用的连接线连接，保证桥架处于良好的接地状态。

5.2.4 对信号进行滤波

常见的滤波器有两种，即“L”型滤波器和双“T”形滤波器。要使仪表的灵敏度不致因接入R、C滤波器而下降太多，就要求放大器具有高的输入阻抗。“L”型滤波器不适用低输入阻抗放大器。为了适应低输入阻抗放大器的特点，双“T”形滤波器被广泛地使用。当输入的交流电压其频率等于谐振频率f时，滤波器的输出电压近似等于零，此时电路达到平衡而传输系数(比值)下降到零。当输入信号的频率高于或低于这个谐振频率时，传输系数就会增大，近似等于1。我们常见的干扰信号主要是50Hz工频电压。因此滤波器的谐振频率选定为50Hz。目前，许多公司生产的智能隔离器具有滤波功能，而且滤波时间软件可调，大大方便了用户，我公司在对策大电流引起的温度波动时，采用魏德米勒品牌的温度智能变送隔离器，取得了非常好的效果。

5.2.5 正确的接地

由于TFT通道热电偶的测温端是焊接于铂金管上进行温度测量，应注意保证在测量系统中不应再有接地点（必须注意热电偶丝引出与周围耐火砖等的绝缘），以防止不同的地电位引入干扰；当热电偶与仪表两者距离很远时，应特别注意。此外，补偿导线屏蔽层的接地点也应正确处理。

5.2.6 不正确接地方法

屏蔽管、屏蔽层两端接地，则屏蔽管中将有电流流过，在屏蔽管中形成电位梯度，通过屏蔽管与补偿导线间的分布电容而耦合到补偿导线中去，从而形成干扰。

屏蔽管在测量仪表输入端接地，则使干扰电流通过补偿导线；同时分布电容对仪表输入端起分路作用，使仪表输入端对地阻抗降低，从而消弱了抗干扰能力。

6.效果评价

根据以上的对策方法，我们在TFT通道施工过程中，对热电偶的安装工艺严格要求，需绝缘处理的就做绝缘，补偿线和电气线进行分离，各电气连接点在通道升温、试生产过程中进行多次的紧固，在电气加热线与热电偶比较靠近的区域，该区域的热电偶补偿导线屏蔽层进行接地，该接地点单独预埋，与电气的动力接地点严格区分开来，热电偶隔离器的选型上采用带有滤波功能的隔离器，DCS对采样的数据进行平均值处理，从而使得测量的温度值准确可靠，保证了工艺调整的可行性及可信性。