Fordele og ulemper ved forskellige temperaturfølere

I mange teknologiske processer er en af ​​de vigtigste fysiske størrelser temperatur. I industrien bruges temperatursensorer til måling. Disse sensorer konverterer temperaturinformation til et elektrisk signal, som derefter behandles og fortolkes af elektronik og automatisering. Som følge heraf vises temperaturværdien enten blot på displayet eller tjener som grundlag for automatisk ændring af driftstilstanden for et eller andet udstyr.

På en eller anden måde er temperatursensorer uundværlige i dag, især i industrien. Og det er vigtigt at vælge den rigtige sensor til dit formål, klart at forstå de kendetegn, der kendetegner forskellige typer temperatursensorer. Det taler vi om senere.

Forskellige sensorer til forskellige formål

Teknologisk er temperatursensorer opdelt i to store grupper: kontakt og ikke-kontakt. Berøringsfrie sensorer bruger måleprincippet i deres arbejde infrarøde parametrekommer fra en fjern overflade.

Kontaktsensorer derimod, på markedet mere vidtgående, adskiller sig ved, at deres sensorelement i forbindelse med temperaturmåling er i direkte kontakt med overfladen eller mediet, hvis temperatur skal måles. Det vil således være mest hensigtsmæssigt at undersøge kontaktfølerne i detaljer, sammenligne deres typer, karakteristika, for at vurdere fordele og ulemper ved forskellige typer temperaturfølere.

Når du vælger en temperaturføler, er den første ting at gøre at bestemme, hvordan det vil være nødvendigt at måle temperaturen. Den infrarøde sensor vil være i stand til at måle temperaturen i en afstand fra overfladen, derfor er det af fundamental betydning, at atmosfæren mellem sensoren og den overflade, den skal rettes mod, er så gennemsigtig og ren som muligt, ellers temperaturen data vil blive forvrænget (se - Berøringsfri temperaturmåling under drift af udstyret).

Kontaktsensoren giver dig mulighed for at måle temperaturen på overfladen direkte eller på det miljø, den er i kontakt med, så renligheden af ​​den omgivende atmosfære er generelt ikke vigtig. Her er direkte kontakt af høj kvalitet mellem sensoren og testmaterialet afgørende.

En kontaktsonde kan fremstilles ved hjælp af en af ​​flere teknologier: termistor, modstandstermometer eller termoelement. Hver teknologi har sine fordele og ulemper.

Termistoren er meget følsom, dens pris er i midten mellem termoelementer og modstandstermometre, men den adskiller sig ikke i nøjagtighed og linearitet.

Termoelementet er dyrere, det reagerer hurtigere på temperaturændringer, målingerne vil være mere lineære end termistoren, men nøjagtigheden og følsomheden er ikke høj.

Modstandstermometeret er det mest nøjagtige af de tre, det er lineært, men mindre følsomt, selvom det er billigere end termoelementet i pris.

Derudover, når du vælger en sensor, skal du være opmærksom på intervallet af målte temperaturer, for termoelementer og modstandstermometre afhænger det af materialet i det anvendte følsomme element. Så du må finde et kompromis.

Termoelement

Temperaturfølere termoelement arbejde takket være Seebekov effekt… To ledninger af forskellige metaller er loddet i den ene ende — dette er den såkaldte varme forbindelse af et termoelement, som udsættes for den målte temperatur. På den modsatte side af ledningerne ændres temperaturen af ​​deres ender ikke, et følsomt voltmeter er forbundet på dette sted.

Spændingen målt af et voltmeter afhænger af temperaturforskellen mellem den varme junction og ledningerne forbundet til voltmeteret. Termoelementer adskiller sig i de metaller, der danner deres varme junctions, som bestemmer området for målte temperaturer for en bestemt termoelementsensor.

Nedenfor er en tabel over de forskellige typer sensorer af denne sort. Sensortypen vælges afhængigt af det krævede temperaturområde og miljøets art.

Type E-sensorer er velegnede til brug i oxiderende eller inaktive miljøer. Type J — til drift i vakuum, inaktive eller reducerende miljøer. Type K — velegnet til oxiderende eller neutrale miljøer. Type N — har en længere levetid sammenlignet med type K.

T-type sensorer er modstandsdygtige over for korrosion, så de kan bruges i fugtige oxiderende, reducerende, inaktive miljøer såvel som i vakuum. R (industriel) og S (laboratorium) - typer - er højtemperatursensorer, der skal beskyttes af specielle keramiske isolatorer eller ikke-metalliske rør. Type B har endnu højere temperatur end type R og S.

Fordelene ved termoelementsensorer er stabiliteten af ​​deres driftsparametre ved høje temperaturer og den relative reaktionshastighed på ændringer i varmekrydstemperaturen. Sensorer af denne type findes i en lang række tilgængelige diametre. De har en lav pris.

Hvad angår ulemperne, er termoelementer kendetegnet ved lav nøjagtighed, har en ekstrem lav målt spænding, og desuden kræver disse sensorer altid kompensationskredsløb.

Modstandstermometre

Modstandstermometer eller rheostat temperaturføler er forkortet som RTD. Det fungerer efter princippet om at ændre metalets modstand afhængigt af ændringen i dets temperatur. Anvendte metaller: platin (fra -200 ° C til +600 ° C), nikkel (fra -60 ° C til +180 ° C), kobber (fra -190 ° C til +150 ° C), wolfram (fra -100) ° C til +1400 ° C) — afhængigt af det nødvendige målte temperaturområde.

Oftere end andre metaller bruges platin i modstandstermometre, hvilket giver et ret bredt temperaturområde og giver dig mulighed for at vælge sensorer med forskellige følsomheder. Så Pt100-sensoren har en modstand på 100 Ohm ved 0 °C, og Pt1000-sensoren har 1kOhm ved samme temperatur, det vil sige, den er mere følsom og giver dig mulighed for at måle temperaturen mere præcist.

Sammenlignet med termoelementet har modstandstermometeret højere nøjagtighed, dets parametre er mere stabile, og intervallet af målte temperaturer er bredere. Følsomheden er dog lavere, og responstiden er længere end termoelementers.

Termistorer

En anden type kontakttemperaturfølere — termistorer… De bruger metaloxider, der kan ændre deres modstand væsentligt afhængigt af temperaturen. Termistorer er af to typer: PTC — PTC og NTC — NTC.

I den første stiger modstanden med stigende temperatur i et bestemt driftsområde, i den anden, med stigende temperatur, falder modstanden. Termistorer er kendetegnet ved en hurtigere reaktion på temperaturændringer og lave omkostninger, men de er ret skrøbelige og har et snævert driftstemperaturområde end de samme modstandstermometre og termoelementer.

Infrarøde sensorer

Som nævnt i begyndelsen af ​​artiklen fortolker infrarøde sensorer den infrarøde stråling, der udsendes af en fjern overflade - et mål. Deres fordel er, at temperaturmålingen udføres på en berøringsfri måde, det vil sige, at der ikke er behov for at presse sensoren tæt mod genstanden eller nedsænke den i miljøet.

De reagerer meget hurtigt på temperaturændringer, hvorfor de er anvendelige til at undersøge overfladerne på selv bevægelige genstande, for eksempel på en transportør.Kun ved hjælp af infrarøde sensorer er det muligt at måle temperaturen på prøver placeret f.eks. direkte i en ovn eller i enhver aggressiv zone.

Ulemper ved infrarøde sensorer inkluderer deres følsomhed over for tilstanden af ​​den varmeudsendende overflade, såvel som for renheden af ​​deres egen optik og atmosfæren i vejen mellem sensoren og målet. Støv og røg forstyrrer i høj grad nøjagtige målinger.