Предимства и недостатъци на различни температурни сензори

В много технологични процеси една от най -важните физични величини е температурата. В промишлеността за измерване се използват температурни сензори. Тези сензори преобразуват температурна информация в електрически сигнал, който след това се обработва и интерпретира от електрониката и автоматизацията. В резултат на това стойността на температурата или просто се показва на дисплея, или служи като основа за автоматично промяна на режима на работа на едно или друго оборудване.

По един или друг начин сензорите за температура са незаменими днес, особено в индустрията. И е важно да изберете правилния сензор за вашата цел, ясно разбирайки отличителните черти на различните видове температурни сензори. Ще поговорим за това по -нататък.

Различни сензори за различни цели

Технологично температурните сензори са разделени на две големи групи: контактни и безконтактни. Безконтактните сензори използват принципа на измерване в своята работа инфрачервени параметриидващи от далечна повърхност.

Контактните сензори, от друга страна, на пазара по -широко, се различават по това, че техният сензорен елемент в процеса на измерване на температурата е в пряк контакт с повърхността или средата, чиято температура трябва да бъде измерена. По този начин ще бъде най -целесъобразно да разгледаме точно контактните сензори, да сравним техните видове, характеристики, да оценим предимствата и недостатъците на различните видове температурни сензори.

При избора на температурен сензор на първо място се определя как ще е необходимо да се измери температурата. Инфрачервеният сензор ще може да измерва температурата на разстояние от повърхността, поради което е от основно значение, че между сензора и повърхността, към която ще бъде насочен, атмосферата е възможно най -прозрачна и чиста, в противен случай данните за температурата ще бъде изкривен (вижте — Безконтактно измерване на температурата по време на работа на оборудването).

Сензорът за контакт ще ви позволи да измервате температурата на повърхността директно или на околната среда, в контакт с която се намира, поради което чистотата на околната атмосфера като цяло не е важна. Тук директният и висококачествен контакт между сензора и тестовия материал е от решаващо значение.

Сонда за контакт може да бъде произведена по една от няколкото технологии: термистор, термометър за съпротивление или термодвойка. Всяка технология има своите предимства и недостатъци.

Термисторът е много чувствителен, цената му е по средата между термодвойките и термометрите на съпротивлението, но не се различава по точност и линейност.

Термодвойката е по -скъпа, реагира по -бързо на температурните промени, измерванията ще бъдат по -линейни от термистора, но точността и чувствителността не са високи.

Термометърът за съпротивление е най -точният от трите, той е линеен, но по -малко чувствителен, въпреки че е по -евтин от термодвойката по цена.

Освен това, когато избирате сензор, трябва да обърнете внимание на обхвата на измерените температури, за термодвойките и термометрите на съпротивлението зависи от материала на използвания чувствителен елемент. Така че трябва да намерите някакъв компромис.

Термодвойка

Температурни сензори термодвойка работа благодарение на Зеебеков ефект… Два проводника от различни метали са запоени в единия край — това е така нареченото горещо съединение на термодвойка, която е изложена на измерената температура. На противоположната страна на проводниците температурата на краищата им не се променя, на това място е свързан чувствителен волтметър.

Напрежението, измерено с волтметър, зависи от температурната разлика между горещото съединение и проводниците, свързани към волтметъра. Термодвойките се различават по металите, които образуват техните горещи кръстовища, което определя обхвата на измерените температури за конкретен сензор за термодвойка.

По -долу е дадена таблица с различните видове сензори от този сорт. Типът сензор се избира в зависимост от необходимия температурен диапазон и от естеството на околната среда.

Сензори тип Е са подходящи за използване в окисляваща или инертна среда. Тип J — за работа във вакуумна, инертна или редуцираща среда. Тип K — подходящ за окисляващи или неутрални среди. Тип N — има по -дълъг експлоатационен живот в сравнение с тип K.

Сензорите от тип Т са устойчиви на корозия, поради което могат да се използват във влажно окисляваща, редуцираща, инертна среда, както и във вакуум. R (промишлени) и S (лабораторни) — типове — са високотемпературни сензори, които трябва да бъдат защитени със специални керамични изолатори или неметални тръби. Тип В е дори по -висока температура от типовете R и S.

Предимствата на сензорите за термодвойки са стабилността на техните работни параметри при високи температури и относителната скорост на реакция при промени в температурата на горещите кръстовища. Сензорите от този тип са представени в широка гама от налични диаметри. Те имат ниска цена.

Що се отнася до недостатъците, термодвойките се характеризират с ниска точност, имат изключително ниско измерено напрежение и освен това тези сензори винаги изискват компенсационни вериги.

Термометри за съпротивление

Съпротивителен термометър или датчик за температура на реостат се съкращава като RTD. Той работи на принципа на промяна на съпротивлението на метала в зависимост от промяната на температурата му. Използвани метали: платина (от -200 ° C до +600 ° C), никел (от -60 ° C до +180 ° C), мед (от -190 ° C до +150 ° C), волфрам (от -100 ° C до +1400 ° C) — в зависимост от необходимия измерен температурен диапазон.

По -често от други метали, платината се използва в термометри за съпротивление, което дава доста широк температурен диапазон и ви позволява да избирате сензори с различна чувствителност. Така че, сензорът Pt100 има съпротивление 100 Ohm при 0 ° C, а сензорът Pt1000 има 1kOhm при същата температура, тоест той е по -чувствителен и ви позволява да измервате по -точно температурата.

В сравнение с термодвойката, термометърът за съпротивление има по -висока точност, параметрите му са по -стабилни, а диапазонът на измерените температури е по -широк. Чувствителността обаче е по -ниска и времето за реакция е по -дълго от това на термодвойките.

Термистори

Друг тип контактни температурни сензори — термистори… Те използват метални оксиди, които могат значително да променят устойчивостта си в зависимост от температурата. Термисторите са два вида: PTC — PTC и NTC — NTC.

В първите съпротивлението се увеличава с повишаване на температурата в определен работен диапазон, във втория с повишаване на температурата съпротивлението намалява. Термисторите се характеризират с по -бърза реакция при температурни промени и ниска цена, но те са доста крехки и имат тесен работен температурен диапазон от същите съпротивителни термометри и термодвойки.

Инфрачервени сензори

Както бе споменато в началото на статията, инфрачервените сензори интерпретират инфрачервеното излъчване, излъчвано от далечна повърхност — цел. Тяхното предимство е, че измерването на температурата се извършва по безконтактен начин, тоест няма нужда да притискате плътно сензора към обекта или да го потопите в средата.

Те реагират много бързо на температурните промени, поради което са приложими за изследване на повърхностите на дори движещи се обекти, например на конвейер.Само с помощта на инфрачервени сензори е възможно да се измери температурата на пробите, разположени например директно във фурна или във всяка агресивна зона.

Недостатъците на инфрачервените сензори включват тяхната чувствителност към състоянието на топлоизлъчващата повърхност, както и към чистотата на собствената им оптика и атмосферата по пътя между сензора и целта. Прахът и димът силно пречат на точните измервания.