ТЕРМОМЕТР СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЛИ ТЕРМОПАРА
При необходимости измерения температуры одним из ключевых моментов является выбор типа используемых датчиков. Принимаемое решение должно максимально полно учитывать условия конкретной задачи. Когда вам нужно измерить температуру, одна из самых важных вещей, которую следует учитывать — это выбор типа датчиков, которые будут использованы. Решающий вопрос состоит — в эффективности решения конкретной технической задачи. Колебания температуры могут иметь значительное влияние для экономической составляющей, безопасности и качества. Это относится к различным отраслям промышленности, таким как пищевая отрасль, энергетика, нефтепереработка, нефтехимия, фармацевтика и т. д.
Эффективность контроля температуры зависит от нескольких факторов, включая правильный выбор датчика температуры для конкретных задач и технологических процессов. В наше время, самыми распространенными приборами для измерения температуры являются термометры сопротивления и термопары. Эти устройства основаны на двух разных технологиях, каждая из которых имеет свои преимущества в соответствии с определенным применением, которое обуславливает выбор в пользу определенной технологии.
Конструктивные отличия
Конструкция термометра сопротивления работает на основании того, что электрическое сопротивление металла увеличивается при повышении температуры — явление, известное как термическое сопротивление.
В отличие от термометра сопротивления, термопара представляет собой замкнутый термоэлектрический датчик температуры, который состоит из двух отрезков проволоки разнородных металлов, соединенных между собой спаем.
При этом если температура на одном конце этих отрезков проволоки (спае) отличается от температуры на другом, возникает электрический ток. Такое явление известно под названием эффекта Зеебека. Возникающее напряжение зависит от используемых металлов, а также от текущей разницы температур. Сопоставление различных значений напряжения, развивающих при использовании разных металлов, представляет собой основу измерения температуры термопарой.
Как правило, на вопрос, какой тип датчика более эффективен в конкретной ситуации, однозначного ответа не существует. В процессе эксплуатации, у каждой из них можно найти как положительные, так и отрицательные стороны, которые необходимо учитывать с собой тщательностью при выборе датчика температуры.
Термометры сопротивления изготавливаются из резистивного материала с прикрепленными кабелями и обычно помещаются в защитную оболочку. Материал резистора может быть платиной, медью или никелем. Платина является наиболее широко используемой из-за высокой точности и стабильности результатов измерений и ее исключительных свойств. Линейность в широком диапазоне. Нет однозначного ответа на вопрос, какой тип датчика более эффективен в той или иной ситуации. В процессе эксплуатации каждого из них возникают негативные побочные эффекты, которые необходимо учитывать с должной осторожностью при выборе датчика температуры.
Термометры сопротивления имеют зависимость сопротивления при условии изменения температуры. Наиболее распространенными типами датчиков являются проволочные и тонкопленочные датчики. Датчики с витой проволокой изготавливаются либо путем наматывания провода сопротивления на керамический сердечник, либо путем помещения спирально скрученного промежуточного слоя провода в керамическую гильзу (как показано на рисунке), отсюда и название проволочные термометры сопротивления.
При изготовлении тонкопленочного датчика, тонкое резистивное покрытие наносится на плоскую керамическую подложку (обычно прямоугольную). Тонкопленочные термометры обычно дешевле, чем датчики с проволочной обмоткой, потому что для их изготовления требуется меньше различных материалов.
Сравнительный анализ термопар и термометров сопротивления
Термопары характеризуются более высокой скоростью реакции и более широким допустимым диапазон рабочих температур, чем у термометров сопротивления, но они менее точны.
Как правило, показания термометров сопротивления намного более стабильны, а термопары имеет более высокую чувствительность по сравнению с датчиками сопротивления.
Долгосрочное изменения значений показаний термометров сопротивления легко предсказуем, в то время как термопары, часто в этом отношении нестабильны. Из-за этого термометры сопротивления имеют преимущество, так как снижается частота необходимости в калибровке и, следовательно, более низкими эксплуатационными расходами. В итоге, термометры сопротивления обеспечивают исключительную линейность. В сочетании со стабильностью, термометрами сопротивления может быть достигнута точность измерения температуры около 0,1 ° C, что значительно выше по сравнению с максимально возможным при использовании термопар. В отличие от термометров сопротивления, термопары это закрытый термоэлектрический датчик температуры, который состоит из двух отрезков провода, сделанных из разных металлов, которые соединены друг с другом на обоих концах. В то же время разные комбинации металлов классифицируются как разные типы датчиков и, соответственно, обладают разными свойствами. Наиболее распространенными типами термопар являются тип ТЖК (железо и константан) и тип ТХА (хромель и алюмель).
Термопары характеризуются более высокой скоростью реакции и более широким диапазоном допустимых рабочих температур, чем термометры сопротивления, но имеют более низкую точность. Конструкция кабеля термопар отличается повышенной прочностью, благодаря чему они могут выдерживать высокий уровень вибраций. В таблице приведены сравнения свойств датчиков.
ВЫБОР НАИБОЛЕЕ ПОДХОДЯЩЕГО ТИПА ДАТЧИКА
Термопары характеризуются более высокой скоростью реакции и более широким диапазоном допустимых рабочих температур, чем термометры сопротивления, но имеют более низкую точность. Конструкция кабеля термопар отличается повышенной прочностью, благодаря чему они могут выдерживать высокий уровень вибраций. В таблице приведены сравнения свойств датчиков.
Датчики температуры, например, из нержавеющей стали, могут выглядеть одинаково снаружи. Поэтому, важно знать, что в них скрыто.
Есть несколько основных вопросов, которые следует задать при выборе типа датчика, который лучше всего подходит для конкретного технологического процесса и задачи. Ответы на эти вопросы дают ценную информацию.
Какой диапазон измеряемых температур?
При выборе датчика очень важен правильный диапазон. Если температура составляет +600 ° C, необходимо использовать термопары. При температуре ниже +600 ° C можно выбрать как термопары, так и термометр сопротивления.
Какая точность измерения датчика?
Определение точности — еще один важный фактор при выборе датчика. Термометры сопротивления обычно более точны, чем термопары. Это правило помогает выбрать наиболее точный датчик.
Проблема с вибрацией во время работы оборудования?
При выборе датчика необходимо учитывать технологические вибрации. Термопары имеют самую высокую стойкость к вибрации из всех технологий измеряется пятью. Если известно, что во время процесса будут возникать сильные вибрации, использование термопар позволяет достичь максимальной надежности измерения температуры.
Решающим моментом является выбор датчика, наиболее подходящего для определенных задач и технологий, с учетом всех имеющихся данных. Вероятность неправильных показаний датчика или отказа датчика возрастает при использовании в несоответствующих диапазонах температур.