Fordeler og ulemper med forskjellige temperatursensorer

I mange teknologiske prosesser er temperatur en av de viktigste fysiske størrelsene. I industrien brukes temperatursensorer for måling. Disse sensorene konverterer temperaturinformasjon til et elektrisk signal, som deretter behandles og tolkes av elektronikk og automatisering. Som et resultat vises temperaturverdien enten ganske enkelt på displayet, eller fungerer som grunnlag for automatisk endring av driftsmodusen til ett eller annet utstyr.

På en eller annen måte er temperatursensorer uunnværlige i dag, spesielt i industrien. Og det er viktig å velge riktig sensor for formålet ditt, og tydelig forstå kjennetegnene til forskjellige typer temperatursensorer. Vi snakker om det senere.

Ulike sensorer for ulike formål

Teknologisk er temperatursensorer delt inn i to store grupper: kontakt og ikke-kontakt. Berøringsfrie sensorer bruker måleprinsippet i sitt arbeid infrarøde parameterekommer fra en fjern overflate.

Kontaktsensorer på den annen side, på markedet mer vidt, skiller seg ut ved at deres sensorelement i prosessen med å måle temperatur er i direkte kontakt med overflaten eller mediet hvis temperatur skal måles. Det vil derfor være mest hensiktsmessig å undersøke kontaktsensorene i detalj, sammenligne deres typer, egenskaper, for å vurdere fordeler og ulemper ved forskjellige typer temperatursensorer.

Når du velger en temperatursensor, er det første du må gjøre å bestemme hvordan det vil være nødvendig å måle temperaturen. Den infrarøde sensoren vil være i stand til å måle temperaturen i avstand fra overflaten, derfor er det av grunnleggende betydning at atmosfæren mellom sensoren og overflaten den skal rettes mot, er så gjennomsiktig og ren som mulig, ellers temperaturen data vil bli forvrengt ( se - Berøringsfri temperaturmåling under drift av utstyret).

Kontaktsensoren lar deg måle temperaturen på overflaten direkte eller på miljøet den er i kontakt med, så renheten til den omkringliggende atmosfæren er generelt ikke viktig. Her er direkte og høykvalitets kontakt mellom sensoren og testmaterialet avgjørende.

En kontaktsonde kan produseres ved hjelp av en av flere teknologier: termistor, motstandstermometer eller termoelement. Hver teknologi har sine fordeler og ulemper.

Termistoren er veldig følsom, prisen er midt mellom termoelementer og motstandstermometre, men den skiller seg ikke ut i nøyaktighet og linearitet.

Termoelementet er dyrere, det reagerer raskere på temperaturendringer, målingene vil være mer lineære enn termistoren, men nøyaktigheten og følsomheten er ikke høy.

Motstandstermometeret er det mest nøyaktige av de tre, det er lineært, men mindre følsomt, selv om det er billigere enn termoelementet i pris.

I tillegg, når du velger en sensor, bør du være oppmerksom på området av målte temperaturer, for termoelementer og motstandstermometre avhenger det av materialet til det følsomme elementet som brukes. Så du må finne et kompromiss.

Termoelement

Temperatursensorer termoelement jobbe takket være Seebekov-effekt… To ledninger av forskjellige metaller er loddet i den ene enden — dette er den såkalte varme koblingen til et termoelement, som utsettes for den målte temperaturen. På motsatt side av ledningene endres ikke temperaturen på endene deres, et følsomt voltmeter er koblet til dette stedet.

Spenningen målt av et voltmeter avhenger av temperaturforskjellen mellom det varme krysset og ledningene som er koblet til voltmeteret. Termoelementer er forskjellige i metallene som danner deres varme veikryss, som bestemmer området for målte temperaturer for en bestemt termoelementsensor.

Nedenfor er en tabell over de forskjellige sensortypene av denne varianten. Type sensor velges avhengig av nødvendig temperaturområde og omgivelsenes natur.

Type E-sensorer er egnet for bruk i oksiderende eller inerte miljøer. Type J — for drift i vakuum, inerte eller reduserende miljøer. Type K - egnet for oksiderende eller nøytrale miljøer. Type N — har lengre levetid sammenlignet med type K.

T-type sensorer er motstandsdyktige mot korrosjon, så de kan brukes i fuktige oksiderende, reduserende, inerte miljøer, så vel som i vakuum. R (industriell) og S (laboratorium) - typer - er høytemperatursensorer som må beskyttes av spesielle keramiske isolatorer eller ikke-metalliske rør. Type B har enda høyere temperatur enn type R og S.

Fordelene med termoelementsensorer er stabiliteten til driftsparametrene deres ved høye temperaturer og den relative responshastigheten på endringer i varmekrysstemperaturen. Sensorer av denne typen er presentert i et bredt spekter av tilgjengelige diametre. De har en lav pris.

Når det gjelder ulempene, er termoelementer preget av lav nøyaktighet, har en ekstremt lav målt spenning, og i tillegg krever disse sensorene alltid kompensasjonskretser.

Motstandstermometre

Motstandstermometer eller rheostat temperatursensor er forkortet som RTD. Det fungerer etter prinsippet om å endre motstanden til metallet avhengig av endringen i temperaturen. Metaller som brukes: platina (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) — avhengig av det nødvendige målte temperaturområdet.

Oftere enn andre metaller brukes platina i motstandstermometre, noe som gir et ganske bredt temperaturområde og lar deg velge sensorer med ulik følsomhet. Så Pt100-sensoren har en motstand på 100 Ohm ved 0 °C, og Pt1000-sensoren har 1kOhm ved samme temperatur, det vil si at den er mer følsom og lar deg måle temperaturen mer nøyaktig.

Sammenlignet med termoelementet har motstandstermometeret høyere nøyaktighet, parametrene er mer stabile, og spekteret av målte temperaturer er bredere. Imidlertid er følsomheten lavere og responstiden er lengre enn for termoelementer.

Termistorer

En annen type kontakttemperatursensorer — termistorer… De bruker metalloksider som kan endre motstanden betydelig avhengig av temperatur. Termistorer er av to typer: PTC — PTC og NTC — NTC.

I den første øker motstanden med økende temperatur i et visst driftsområde, i den andre, med økende temperatur, avtar motstanden. Termistorer er preget av en raskere respons på temperaturendringer og lave kostnader, men de er ganske skjøre og har et smalt driftstemperaturområde enn de samme motstandstermometrene og termoelementene.

Infrarøde sensorer

Som nevnt i begynnelsen av artikkelen tolker infrarøde sensorer den infrarøde strålingen som sendes ut av en fjern overflate - et mål. Deres fordel er at temperaturmålingen utføres på en ikke-kontakt måte, det vil si at det ikke er behov for å presse sensoren tett mot objektet eller senke den ned i miljøet.

De reagerer veldig raskt på temperaturendringer, derfor er de anvendelige for å undersøke overflatene til jevne objekter i bevegelse, for eksempel på en transportør. Bare ved hjelp av infrarøde sensorer er det mulig å måle temperaturen på prøver som befinner seg f.eks. direkte i en ovn eller i en hvilken som helst aggressiv sone.

Ulemper med infrarøde sensorer inkluderer deres følsomhet for tilstanden til den varmeavgivende overflaten, så vel som for renheten til deres egen optikk og atmosfæren i banen mellom sensoren og målet. Støv og røyk forstyrrer i stor grad nøyaktige målinger.