Erinevate temperatuuriandurite eelised ja puudused

Paljudes tehnoloogilistes protsessides on üheks olulisemaks füüsikaliseks suuruseks temperatuur. Tööstuses kasutatakse mõõtmiseks temperatuuriandureid. Need andurid muudavad temperatuuriteabe elektrisignaaliks, mida seejärel elektroonika ja automaatika töötlevad ja tõlgendavad. Selle tulemusena kuvatakse temperatuuri väärtus kas lihtsalt ekraanil või on aluseks ühe või teise seadme töörežiimi automaatseks muutmiseks.

Nii või teisiti on temperatuuriandurid tänapäeval asendamatud, eriti tööstuses. Ja oluline on valida oma eesmärgi jaoks õige andur, mõistes selgelt erinevat tüüpi temperatuuriandurite eripära. Sellest räägime hiljem.

Erinevad andurid erinevatel eesmärkidel

Tehnoloogiliselt jagunevad temperatuuriandurid kahte suurde rühma: kontakt- ja mittekontaktsed. Kontaktivabad andurid kasutavad oma töös mõõtmise põhimõtet infrapuna parameetridpärit kaugelt pinnalt.

Seevastu laiemalt turul olevad kontaktandurid erinevad selle poolest, et nende sensorelement on temperatuuri mõõtmise protsessis otseses kontaktis pinna või keskkonnaga, mille temperatuuri tahetakse mõõta. Seega on kõige otstarbekam kontaktandureid üksikasjalikult uurida, võrrelda nende tüüpe, omadusi, hinnata erinevat tüüpi temperatuuriandurite eeliseid ja puudusi.

Temperatuurianduri valimisel tuleb kõigepealt kindlaks teha, kuidas on vaja temperatuuri mõõta. Infrapunaandur suudab mõõta temperatuuri pinnast eemal, seetõttu on ülioluline, et anduri ja pinna vahel, millele see suunatakse, oleks atmosfäär võimalikult läbipaistev ja puhas, vastasel juhul on temperatuur andmed on moonutatud ( vaata - Kontaktivaba temperatuuri mõõtmine seadme töö ajal).

Kontaktandur võimaldab mõõta vahetult pinna või keskkonna temperatuuri, millega see kokku puutub, seega ei ole ümbritseva atmosfääri puhtus üldiselt oluline. Siin on ülioluline otsene ja kvaliteetne kontakt anduri ja katsematerjali vahel.

Kontaktandurit saab valmistada ühe mitme tehnoloogia abil: termistor, takistustermomeeter või termopaar. Igal tehnoloogial on oma eelised ja puudused.

Termistor on väga tundlik, selle hind on termopaaride ja takistustermomeetrite vahel keskel, kuid see ei erine täpsuse ja lineaarsuse poolest.

Termopaar on kallim, see reageerib kiiremini temperatuurimuutustele, mõõtmised on lineaarsemad kui termistor, kuid täpsus ja tundlikkus pole kõrged.

Takistustermomeeter on kolmest kõige täpsem, see on lineaarne, kuid vähem tundlik, ehkki hinna poolest odavam kui termopaar.

Lisaks tuleks andurit valides pöörata tähelepanu mõõdetud temperatuuride vahemikule, termopaaride ja takistustermomeetrite puhul sõltub see kasutatava tundliku elemendi materjalist. Nii et peate leidma kompromissi.

Termopaar

Temperatuuriandurid termopaar töö tänu Seebekovi efekt… Ühes otsas on joodetud kaks erinevast metallist traati – see on termopaari nn kuum ühenduskoht, mis puutub kokku mõõdetud temperatuuriga. Juhtmete vastasküljel nende otste temperatuur ei muutu, sellesse kohta on ühendatud tundlik voltmeeter.

Voltmeetriga mõõdetav pinge sõltub kuuma ristmiku ja voltmeetriga ühendatud juhtmete temperatuuride erinevusest. Termopaarid erinevad nende kuumade liitekohtade moodustavate metallide poolest, mis määrab konkreetse termopaari anduri mõõdetud temperatuurivahemiku.

Allpool on tabel selle sordi erinevat tüüpi andurite kohta. Anduri tüüp valitakse sõltuvalt vajalikust temperatuurivahemikust ja keskkonna iseloomust.

E tüüpi andurid sobivad kasutamiseks oksüdeerivas või inertses keskkonnas. Tüüp J — kasutamiseks vaakumis, inertses või redutseerivas keskkonnas. Tüüp K — sobib oksüdeerivasse või neutraalsesse keskkonda. Tüüp N — selle kasutusiga on pikem kui tüüp K.

T-tüüpi andurid on korrosioonikindlad, mistõttu saab neid kasutada nii niiskes oksüdeerivas, redutseerivas, inertses keskkonnas kui ka vaakumis. R (tööstuslik) ja S (laboratoorium) - tüübid - on kõrge temperatuuri andurid, mida tuleb kaitsta spetsiaalsete keraamiliste isolaatorite või mittemetallist torudega. Tüüp B on isegi kõrgem kui tüüp R ja S.

Termopaari andurite eelisteks on nende tööparameetrite stabiilsus kõrgetel temperatuuridel ja suhteline reageerimiskiirus kuuma ristmiku temperatuuri muutustele. Seda tüüpi andureid pakutakse laias valikus saadaolevate läbimõõtudega. Neil on madal hind.

Mis puudutab miinuseid, siis termopaare iseloomustab madal täpsus, ülimadala mõõdetud pingega ja lisaks vajavad need andurid alati kompensatsiooniahelaid.

Takistuse termomeetrid

Resistentsuse termomeeter või reostaadi temperatuuriandur on lühendatud kui RTD. See töötab metalli takistuse muutmise põhimõttel sõltuvalt selle temperatuuri muutusest. Kasutatud metallid: plaatina (-200 °C kuni +600 °C), nikkel (-60 °C kuni +180 °C), vask (-190 °C kuni +150 °C), volfram (-100 °C) ° C kuni +1400 ° C) — olenevalt nõutavast mõõdetud temperatuurivahemikust.

Teistest metallidest sagedamini kasutatakse takistustermomeetrites plaatinat, mis annab küllaltki laia temperatuurivahemiku ja võimaldab valida erineva tundlikkusega andureid. Seega on Pt100 anduri takistus temperatuuril 0 °C 100 oomi ja Pt1000 anduril on samal temperatuuril 1 kOhm, see tähendab, et see on tundlikum ja võimaldab teil temperatuuri täpsemalt mõõta.

Võrreldes termopaariga on takistustermomeetril suurem täpsus, selle parameetrid on stabiilsemad ja mõõdetud temperatuuride vahemik on laiem. Tundlikkus on aga madalam ja reaktsiooniaeg pikem kui termopaaridel.

Termistorid

Teist tüüpi kontakttemperatuuri andurid - termistorid… Nad kasutavad metallioksiide, mis võivad sõltuvalt temperatuurist oluliselt muuta nende vastupidavust. Termistoreid on kahte tüüpi: PTC — PTC ja NTC — NTC.

Esimeses suureneb takistus temperatuuri tõustes teatud töövahemikus, teises temperatuuri tõustes takistus väheneb. Termistoreid iseloomustab kiirem reageerimine temperatuurimuutustele ja madalad kulud, kuid need on üsna haprad ja neil on kitsas töötemperatuuri vahemik kui samadel takistustermomeetritel ja termopaaridel.

Infrapuna andurid

Nagu artikli alguses mainitud, tõlgendavad infrapunaandurid infrapunakiirgust, mida kiirgab kauge pind – sihtmärk. Nende eeliseks on see, et temperatuuri mõõtmine toimub kontaktivabalt, st ei ole vaja andurit tugevalt vastu objekti suruda ega keskkonda uputada.

Need reageerivad väga kiiresti temperatuurimuutustele, mistõttu on need rakendatavad ka isegi liikuvate objektide pindade uurimiseks näiteks konveieril.Ainult infrapunaandurite abil on võimalik mõõta nt. otse ahjus või mis tahes agressiivses piirkonnas.

Infrapunaandurite puudused hõlmavad nende tundlikkust soojust kiirgava pinna seisukorra suhtes, samuti nende enda optika puhtust ning anduri ja sihtmärgi vahelisel teel oleva atmosfääri suhtes. Tolm ja suits segavad oluliselt täpseid mõõtmisi.