Voor- en nadelen van verschillende temperatuursensoren

In veel technologische processen is temperatuur een van de belangrijkste fysische grootheden. In de industrie worden temperatuursensoren gebruikt voor metingen. Deze sensoren zetten temperatuurinformatie om in een elektrisch signaal, dat vervolgens wordt verwerkt en geïnterpreteerd door elektronica en automatisering. Hierdoor wordt de temperatuurwaarde eenvoudig weergegeven op het display of dient het als basis voor het automatisch wijzigen van de bedrijfsmodus van een of ander apparaat.

Op de een of andere manier zijn temperatuursensoren tegenwoordig onmisbaar, vooral in de industrie. En het is belangrijk om de juiste sensor voor uw doel te kiezen, waarbij u de onderscheidende kenmerken van verschillende soorten temperatuursensoren duidelijk begrijpt. Daar praten we later over.

Verschillende sensoren voor verschillende doeleinden

Technologisch zijn temperatuursensoren verdeeld in twee grote groepen: contact en contactloos. Contactloze sensoren gebruiken het principe van meten in hun werk infrarood parametersafkomstig van een ver oppervlak.

Contactsensoren daarentegen, die meer op de markt zijn, verschillen doordat hun sensorelement tijdens het meten van de temperatuur in direct contact staat met het oppervlak of medium waarvan de temperatuur moet worden gemeten. Het is dus het meest geschikt om de contactsensoren in detail te onderzoeken, hun typen, kenmerken te vergelijken, de voor- en nadelen van verschillende soorten temperatuursensoren te evalueren.

Bij het kiezen van een temperatuursensor moet u eerst bepalen hoe de temperatuur moet worden gemeten. De infraroodsensor kan de temperatuur op een afstand van het oppervlak meten, daarom is het van fundamenteel belang dat tussen de sensor en het oppervlak waarop deze wordt gericht, de atmosfeer zo transparant en schoon mogelijk is, anders kan de temperatuur gegevens worden vervormd (kijk - Contactloze temperatuurmeting tijdens de werking van de apparatuur).

Met de contactsensor kunt u de temperatuur van het oppervlak rechtstreeks meten of van de omgeving waarmee het in contact staat, dus de reinheid van de omringende atmosfeer is over het algemeen niet belangrijk. Hier is direct en hoogwaardig contact tussen de sensor en het testmateriaal cruciaal.

Een contactsonde kan worden vervaardigd met behulp van verschillende technologieën: thermistor, weerstandsthermometer of thermokoppel. Elke technologie heeft zijn voor- en nadelen.

De thermistor is erg gevoelig, de prijs ligt tussen thermokoppels en weerstandsthermometers in, maar verschilt niet qua nauwkeurigheid en lineariteit.

Het thermokoppel is duurder, het reageert sneller op temperatuurveranderingen, de metingen zullen meer lineair zijn dan de thermistor, maar de nauwkeurigheid en gevoeligheid zijn niet hoog.

De weerstandsthermometer is de meest nauwkeurige van de drie, hij is lineair maar minder gevoelig, hoewel hij qua prijs goedkoper is dan het thermokoppel.

Bovendien moet u bij het kiezen van een sensor letten op het bereik van gemeten temperaturen, voor thermokoppels en weerstandsthermometers hangt het af van het materiaal van het gebruikte gevoelige element. Je moet dus een compromis zoeken.

Thermokoppel

Temperatuur sensoren thermokoppel werken dankzij Seebekov-effect… Aan één uiteinde zijn twee draden van verschillende metalen gesoldeerd — dit is de zogenaamde hot junction van een thermokoppel, dat wordt blootgesteld aan de gemeten temperatuur. Aan de andere kant van de draden verandert de temperatuur van hun uiteinden niet, op deze plaats is een gevoelige voltmeter aangesloten.

De spanning gemeten door een voltmeter hangt af van het temperatuurverschil tussen de hot junction en de draden die op de voltmeter zijn aangesloten. Thermokoppels verschillen in de metalen die hun hete overgangen vormen, wat het bereik van gemeten temperaturen voor een bepaalde thermokoppelsensor bepaalt.

Hieronder vindt u een tabel met de verschillende soorten sensoren van deze variëteit. Het type sensor wordt gekozen afhankelijk van het vereiste temperatuurbereik en de aard van de omgeving.

Type E-sensoren zijn geschikt voor gebruik in oxiderende of inerte omgevingen. Type J - voor gebruik in vacuüm-, inerte of reducerende omgevingen. Type K — geschikt voor oxiderende of neutrale omgevingen. Type N — heeft een langere levensduur in vergelijking met type K.

T-type sensoren zijn bestand tegen corrosie, zodat ze kunnen worden gebruikt in vochtige oxiderende, reducerende, inerte omgevingen, evenals in vacuüm. R (industrieel) en S (laboratorium) - typen - zijn hogetemperatuursensoren die moeten worden beschermd door speciale keramische isolatoren of niet-metalen buizen. Type B heeft een nog hogere temperatuur dan type R en S.

De voordelen van thermokoppelsensoren zijn de stabiliteit van hun bedrijfsparameters bij hoge temperaturen en de relatieve reactiesnelheid op veranderingen in de temperatuur van hete knooppunten. Sensoren van dit type worden gepresenteerd in een breed scala aan beschikbare diameters. Ze hebben een lage prijs.

Wat betreft de nadelen, thermokoppels worden gekenmerkt door een lage nauwkeurigheid, hebben een extreem lage gemeten spanning en bovendien hebben deze sensoren altijd compensatiecircuits nodig.

Weerstandsthermometers

Weerstandsthermometer of weerstandstemperatuursensor wordt afgekort als RTD. Het werkt volgens het principe van het veranderen van de weerstand van het metaal afhankelijk van de verandering in de temperatuur. Gebruikte metalen: platina (van -200 °C tot +600 °C), nikkel (van -60 °C tot +180 °C), koper (van -190 °C tot +150 °C), wolfraam (van -100 ° C tot +1400 ° C) — afhankelijk van het vereiste gemeten temperatuurbereik.

Platina wordt vaker dan andere metalen gebruikt in weerstandsthermometers, wat een vrij breed temperatuurbereik geeft en u in staat stelt om sensoren met verschillende gevoeligheden te kiezen. De Pt100-sensor heeft dus een weerstand van 100 Ohm bij 0 °C en de Pt1000-sensor heeft 1 kOhm bij dezelfde temperatuur, dat wil zeggen, hij is gevoeliger en stelt u in staat de temperatuur nauwkeuriger te meten.

Vergeleken met het thermokoppel heeft de weerstandsthermometer een hogere nauwkeurigheid, zijn de parameters stabieler en is het bereik van gemeten temperaturen groter. De gevoeligheid is echter lager en de reactietijd is langer dan die van thermokoppels.

Thermistors

Een ander type contacttemperatuursensoren — thermistors… Ze gebruiken metaaloxiden die hun weerstand aanzienlijk kunnen veranderen afhankelijk van de temperatuur. Er zijn twee typen thermistoren: PTC — PTC en NTC — NTC.

In de eerste neemt de weerstand toe met toenemende temperatuur in een bepaald werkbereik, in de tweede neemt de weerstand af met toenemende temperatuur. Thermistors worden gekenmerkt door een snellere reactie op temperatuurveranderingen en lage kosten, maar ze zijn vrij kwetsbaar en hebben een smal bedrijfstemperatuurbereik dan dezelfde weerstandsthermometers en thermokoppels.

Infrarood sensoren

Zoals vermeld aan het begin van het artikel, interpreteren infraroodsensoren de infraroodstraling die wordt uitgezonden door een ver verwijderd oppervlak - een doelwit. Hun voordeel is dat de temperatuurmeting contactloos wordt uitgevoerd, dat wil zeggen dat het niet nodig is om de sensor strak tegen het object aan te drukken of in de omgeving onder te dompelen.

Ze reageren zeer snel op temperatuurveranderingen, daarom zijn ze toepasbaar voor het onderzoeken van de oppervlakken van zelfs bewegende objecten, bijvoorbeeld op een transportband.Alleen met behulp van infraroodsensoren is het mogelijk om de temperatuur te meten van monsters die zich bijvoorbeeld bevinden in direct in een oven of in een agressieve zone.

Nadelen van infraroodsensoren zijn onder meer hun gevoeligheid voor de toestand van het warmteafgevende oppervlak, evenals voor de reinheid van hun eigen optica en de atmosfeer in het pad tussen de sensor en het doel. Stof en rook verstoren nauwkeurige metingen aanzienlijk.