För- och nackdelar med olika temperaturgivare

I många tekniska processer är en av de viktigaste fysiska storheterna temperatur. Inom industrin används temperatursensorer för mätning. Dessa sensorer omvandlar temperaturinformation till en elektrisk signal, som sedan bearbetas och tolkas av elektronik och automation. Som ett resultat visas temperaturvärdet antingen helt enkelt på displayen eller fungerar som grund för att automatiskt ändra driftsläge för en eller annan utrustning.

På ett eller annat sätt är temperatursensorer oumbärliga idag, särskilt inom industrin. Och det är viktigt att välja rätt sensor för ditt ändamål, tydligt förstå de utmärkande egenskaperna hos olika typer av temperatursensorer. Vi ska prata om det senare.

Olika sensorer för olika ändamål

Tekniskt sett är temperatursensorer uppdelade i två stora grupper: kontakt och icke-kontakt. Beröringsfria sensorer använder mätprincipen i sitt arbete infraröda parametrarkommer från en avlägsen yta.

Kontaktsensorer, å andra sidan, på marknaden mer vitt skiljer sig åt genom att deras sensorelement i processen att mäta temperatur är i direkt kontakt med ytan eller mediet vars temperatur ska mätas. Det kommer därför att vara mest ändamålsenligt att undersöka kontaktsensorerna i detalj, för att jämföra deras typer, egenskaper, för att utvärdera fördelarna och nackdelarna med olika typer av temperatursensorer.

När du väljer en temperatursensor är det första du ska göra att bestämma hur det kommer att vara nödvändigt att mäta temperaturen. Den infraröda sensorn kommer att kunna mäta temperaturen på avstånd från ytan, därför är det av grundläggande betydelse att atmosfären mellan sensorn och ytan som den kommer att riktas mot är så transparent och ren som möjligt, annars är temperaturen data kommer att förvrängas ( titta - Beröringsfri temperaturmätning under utrustningens drift).

Kontaktsensorn låter dig mäta temperaturen på ytan direkt eller på miljön den är i kontakt med, så renheten i den omgivande atmosfären är i allmänhet inte viktig. Här är direkt och högkvalitativ kontakt mellan sensorn och testmaterialet avgörande.

En kontaktsond kan tillverkas med hjälp av en av flera tekniker: termistor, resistanstermometer eller termoelement. Varje teknik har sina fördelar och nackdelar.

Termistorn är mycket känslig, dess pris ligger i mitten mellan termoelement och motståndstermometrar, men den skiljer sig inte i noggrannhet och linjäritet.

Termoelementet är dyrare, det reagerar snabbare på temperaturförändringar, mätningarna blir mer linjära än termistorn, men noggrannheten och känsligheten är inte hög.

Resistanstermometern är den mest exakta av de tre, den är linjär men mindre känslig, även om den är billigare än termoelementet i pris.

Dessutom, när du väljer en sensor, bör du vara uppmärksam på intervallet för uppmätta temperaturer, för termoelement och motståndstermometrar beror det på materialet i det känsliga elementet som används. Så du måste hitta någon kompromiss.

Termoelement

Temperatursensorer termoelement arbeta tack vare Seebekov-effekt... Två ledningar av olika metaller löds i ena änden — det här är den så kallade heta kopplingen av ett termoelement, som utsätts för den uppmätta temperaturen. På motsatt sida av ledningarna ändras inte temperaturen på deras ändar, en känslig voltmeter är ansluten på denna plats.

Spänningen som mäts av en voltmeter beror på temperaturskillnaden mellan den heta kopplingen och ledningarna som är anslutna till voltmetern. Termoelement skiljer sig åt i metallerna som bildar deras varma förbindelser, vilket bestämmer intervallet för uppmätta temperaturer för en viss termoelementsensor.

Nedan finns en tabell över de olika typerna av sensorer av denna sort. Typen av sensor väljs beroende på önskat temperaturområde och miljöns natur.

Typ E-sensorer är lämpliga för användning i oxiderande eller inerta miljöer. Typ J — för drift i vakuum, inerta eller reducerande miljöer. Typ K — lämplig för oxiderande eller neutrala miljöer. Typ N — har längre livslängd jämfört med typ K.

Sensorer av T-typ är resistenta mot korrosion, så de kan användas i fuktiga oxiderande, reducerande, inerta miljöer, såväl som i vakuum. R (industriell) och S (laboratorium) - typer - är högtemperatursensorer som måste skyddas av speciella keramiska isolatorer eller icke-metalliska rör. Typ B har ännu högre temperatur än typer R och S.

Fördelarna med termoelementsensorer är stabiliteten hos deras driftsparametrar vid höga temperaturer och den relativa reaktionshastigheten på förändringar i varmövergångstemperatur. Sensorer av denna typ presenteras i ett brett utbud av tillgängliga diametrar. De har ett lågt pris.

När det gäller nackdelarna kännetecknas termoelement av låg noggrannhet, har en extremt låg uppmätt spänning, och dessutom kräver dessa sensorer alltid kompensationskretsar.

Motståndstermometrar

Motståndstermometer eller reostattemperaturgivare förkortas RTD. Det fungerar enligt principen att ändra metallens motstånd beroende på förändringen i dess temperatur. Metaller som används: platina (från -200 ° C till +600 ° C), nickel (från -60 ° C till +180 ° C), koppar (från -190 ° C till +150 ° C), volfram (från -100 ° C till +1400 ° C) — beroende på det erforderliga uppmätta temperaturområdet.

Oftare än andra metaller används platina i motståndstermometrar, vilket ger ett ganska brett temperaturområde och låter dig välja sensorer med olika känslighet. Så Pt100-sensorn har ett motstånd på 100 Ohm vid 0 °C, och Pt1000-sensorn har 1kOhm vid samma temperatur, det vill säga den är känsligare och låter dig mäta temperaturen mer exakt.

Jämfört med termoelementet har motståndstermometern högre noggrannhet, dess parametrar är mer stabila och intervallet av uppmätta temperaturer är bredare. Känsligheten är dock lägre och svarstiden längre än för termoelement.

Termistorer

En annan typ av kontakttemperatursensorer — termistorer… De använder metalloxider som avsevärt kan förändra deras motstånd beroende på temperatur. Termistorer är av två typer: PTC — PTC och NTC — NTC.

I den första ökar motståndet med ökande temperatur i ett visst driftsområde, i det andra, med ökande temperatur, minskar motståndet. Termistorer kännetecknas av ett snabbare svar på temperaturförändringar och låg kostnad, men de är ganska ömtåliga och har ett smalt driftstemperaturområde än samma motståndstermometrar och termoelement.

Infraröda sensorer

Som nämndes i början av artikeln tolkar infraröda sensorer den infraröda strålningen som sänds ut av en avlägsen yta - ett mål. Deras fördel är att temperaturmätningen utförs på ett beröringsfritt sätt, det vill säga att det inte finns något behov av att trycka sensorn hårt mot föremålet eller sänka ner den i miljön.

De reagerar mycket snabbt på temperaturförändringar, varför de är användbara för att undersöka ytorna på jämna rörliga föremål, till exempel på en transportör, Endast med hjälp av infraröda sensorer är det möjligt att mäta temperaturen på prover som befinner sig t.ex. direkt i en ugn eller i någon aggressiv zon.

Nackdelar med infraröda sensorer inkluderar deras känslighet för tillståndet hos den värmeavgivande ytan, såväl som för renheten hos deras egen optik och atmosfären i vägen mellan sensorn och målet. Damm och rök stör i hög grad exakta mätningar.