Avantajele și dezavantajele diferiților senzori de temperatură

În multe procese tehnologice, una dintre cele mai importante mărimi fizice este temperatura. În industrie, senzorii de temperatură sunt utilizați pentru măsurare. Acești senzori convertesc informațiile despre temperatură într-un semnal electric, care este apoi procesat și interpretat de electronică și automatizare. Ca urmare, valoarea temperaturii este fie pur și simplu afișată pe afișaj, fie servește drept bază pentru schimbarea automată a modului de funcționare a unuia sau altui echipament.

Într-un fel sau altul, senzorii de temperatură sunt indispensabili astăzi, mai ales în industrie. Și este important să alegeți senzorul potrivit pentru scopul dvs., înțelegând clar caracteristicile distinctive ale diferitelor tipuri de senzori de temperatură. Vom vorbi despre asta mai târziu.

Senzori diferiți pentru scopuri diferite

Din punct de vedere tehnologic, senzorii de temperatură sunt împărțiți în două mari grupuri: de contact și fără contact. Senzorii fără contact folosesc principiul măsurării în activitatea lor parametrii infraroșiiprovenind de la o suprafață îndepărtată.

Senzorii de contact, pe de altă parte, pe piață mai larg, diferă prin faptul că elementul lor senzor în procesul de măsurare a temperaturii este în contact direct cu suprafața sau mediul a cărui temperatură urmează să fie măsurată. Astfel, va fi cel mai oportun să examinăm în detaliu senzorii de contact, să le comparăm tipurile, caracteristicile, să evaluăm avantajele și dezavantajele diferitelor tipuri de senzori de temperatură.

Atunci când alegeți un senzor de temperatură, primul lucru de făcut este să determinați cum va fi necesar să măsurați temperatura. Senzorul cu infraroșu va putea măsura temperatura la distanță de suprafață, de aceea este de o importanță fundamentală ca între senzor și suprafața către care va fi îndreptat, atmosfera să fie cât mai transparentă și curată, în caz contrar temperatura datele vor fi distorsionate ( uite - Măsurarea temperaturii fără contact în timpul funcționării echipamentului).

Senzorul de contact vă va permite să măsurați direct temperatura suprafeței sau a mediului cu care este în contact, astfel încât curățenia atmosferei înconjurătoare nu este în general importantă. Aici, contactul direct și de înaltă calitate între senzor și materialul de testat este crucial.

O sondă de contact poate fi fabricată folosind una dintre mai multe tehnologii: termistor, termometru de rezistență sau termocuplu. Fiecare tehnologie are avantajele și dezavantajele ei.

Termistorul este foarte sensibil, prețul său este la mijloc între termocupluri și termometre de rezistență, dar nu diferă în precizie și liniaritate.

Termocuplul este mai scump, reacționează mai repede la schimbările de temperatură, măsurătorile vor fi mai liniare decât termistorul, dar precizia și sensibilitatea nu sunt mari.

Termometrul de rezistență este cel mai precis dintre cele trei, este liniar dar mai puțin sensibil, deși este mai ieftin decât termocuplul ca preț.

În plus, atunci când alegeți un senzor, ar trebui să acordați atenție intervalului de temperaturi măsurate, pentru termocupluri și termometre de rezistență depinde de materialul elementului sensibil utilizat. Deci trebuie să găsiți un compromis.

Termocuplu

Senzori de temperatura termocuplu munca datorita efect Seebekov… Două fire din metale diferite sunt lipite la un capăt - aceasta este așa-numita joncțiune fierbinte a unui termocuplu, care este expus la temperatura măsurată. Pe partea opusă a firelor, temperatura capetelor acestora nu se schimbă, un voltmetru sensibil este conectat în acest loc.

Tensiunea măsurată de un voltmetru depinde de diferența de temperatură dintre joncțiunea fierbinte și firele conectate la voltmetru. Termocuplurile diferă prin metalele care formează joncțiunile lor fierbinți, ceea ce determină intervalul de temperaturi măsurate pentru un anumit senzor de termocuplu.

Mai jos este un tabel cu diferitele tipuri de senzori din această varietate. Tipul de senzor este selectat în funcție de intervalul de temperatură necesar și de natura mediului.

Senzorii de tip E sunt potriviți pentru utilizare în medii oxidante sau inerte. Tip J — pentru funcționare în vid, medii inerte sau reducătoare. Tip K — potrivit pentru medii oxidante sau neutre. Tipul N - are o durată de viață mai lungă în comparație cu tipul K.

Senzorii de tip T sunt rezistenți la coroziune, astfel încât pot fi utilizați în medii umede oxidante, reducătoare, inerte, precum și în vid. R (industrial) și S (laborator) — tipuri — sunt senzori de temperatură înaltă care trebuie protejați cu izolatori ceramici speciali sau tuburi nemetalice. Tipul B are o temperatură chiar mai mare decât tipurile R și S.

Avantajele senzorilor cu termocuplu sunt stabilitatea parametrilor lor de funcționare la temperaturi ridicate și viteza relativă de răspuns la modificările temperaturii joncțiunii fierbinți. Senzorii de acest tip sunt prezentați într-o gamă largă de diametre disponibile. Au un pret mic.

În ceea ce privește dezavantajele, termocuplurile se caracterizează prin precizie scăzută, au o tensiune măsurată extrem de scăzută și, în plus, acești senzori necesită întotdeauna circuite de compensare.

Termometre de rezistență

Termometru de rezistență sau senzorul de temperatură reostat este abreviat ca RTD. Funcționează pe principiul modificării rezistenței metalului în funcție de modificarea temperaturii acestuia. Metale utilizate: platină (de la -200 °C la +600 °C), nichel (de la -60 °C la +180 °C), cupru (de la -190 °C la +150 °C), wolfram (de la -100 °C). ° C până la +1400 ° C) — în funcție de intervalul de temperatură măsurat necesar.

Mai des decât alte metale, platina este folosită în termometrele de rezistență, ceea ce oferă o gamă de temperatură destul de largă și vă permite să alegeți senzori cu sensibilități diferite. Deci, senzorul Pt100 are o rezistență de 100 Ohm la 0 °C, iar senzorul Pt1000 are 1kOhm la aceeași temperatură, adică este mai sensibil și vă permite să măsurați temperatura mai precis.

În comparație cu termocuplul, termometrul de rezistență are o precizie mai mare, parametrii săi sunt mai stabili, iar intervalul de temperaturi măsurate este mai larg. Cu toate acestea, sensibilitatea este mai mică și timpul de răspuns este mai lung decât cel al termocuplurilor.

Termistori

Un alt tip de senzori de temperatură de contact — termistori… Folosesc oxizi metalici care își pot schimba semnificativ rezistența în funcție de temperatură. Termistorii sunt de două tipuri: PTC — PTC și NTC — NTC.

În primul, rezistența crește odată cu creșterea temperaturii într-un anumit domeniu de funcționare, în al doilea, cu creșterea temperaturii, rezistența scade. Termistorii se caracterizează printr-un răspuns mai rapid la schimbările de temperatură și un cost scăzut, dar sunt destul de fragili și au un interval de temperatură de funcționare îngust decât aceleași termometre și termocupluri de rezistență.

Senzori cu infraroșu

După cum am menționat la începutul articolului, senzorii infraroșii interpretează radiația infraroșie emisă de o suprafață îndepărtată - o țintă. Avantajul lor este că măsurarea temperaturii se realizează fără contact, adică nu este nevoie să apăsați strâns senzorul pe obiect sau să-l scufundați în mediul înconjurător.

Ele reacționează foarte repede la schimbările de temperatură, motiv pentru care sunt aplicabile pentru examinarea suprafețelor chiar și a obiectelor în mișcare, de exemplu pe un transportor.Numai cu ajutorul senzorilor în infraroșu este posibilă măsurarea temperaturii probelor localizate, de exemplu, direct în cuptor sau în orice zonă agresivă.

Dezavantajele senzorilor cu infraroșu includ sensibilitatea lor la starea suprafeței care emite căldură, precum și la curățenia propriei optici și atmosfera din calea dintre senzor și țintă. Praful și fumul interferează foarte mult cu măsurătorile precise.