Kategori: Perkongsian pengalaman, Automasi rumah
Bilangan pandangan: 12,660
Komen pada artikel: 0

Sensor suhu mana yang lebih baik, kriteria pemilihan sensor

 

Sensor suhu mana yang lebih baik, kriteria pemilihan sensorJika ini adalah kali pertama anda menghadapi masalah memilih sensor untuk mengukur suhu, maka memilih sensor kos rendah dan boleh dipercayai boleh menjadi masalah yang sebenarnya bagi anda.

Pertama sekali, adalah perlu untuk mengetahui butir-butir berikut: jangkauan suhu yang dijangkakan, ketepatan yang diperlukan, sama ada sensor akan berada di dalam medium (jika tidak, termometer sinaran diperlukan), keadaan dianggap normal atau agresif, kemungkinan kemungkinan pembongkaran secara berkala sensor, dan akhirnya, Pengijazahan adalah dalam darjah atau ia boleh diterima untuk menerima isyarat, yang kemudiannya akan ditukar menjadi nilai suhu.

Ini bukan soalan terbiar, menjawab mana pengguna mendapat peluang untuk memilih sendiri sensor suhu lebih sesuai dengan peralatannya akan berfungsi dengan cara yang terbaik. Sudah tentu, tidak mustahil untuk memberikan jawapan kepada persoalan sensor suhu mana yang lebih baik, pilihan tetap dibuat kepada pengguna, terlebih dahulu menjadi akrab dengan ciri-ciri setiap jenis sensor.

Di sini kita akan memberikan gambaran ringkas tentang tiga jenis sensor suhu utama (paling umum): termometer rintangan, termistor, atau termokopel. Sementara itu, penting bagi pengguna untuk segera memahami bahawa ketepatan data suhu yang diterima bergantung pada kedua-dua sensor dan penukar isyarat - kedua-dua sensor utama dan penukar menyumbang kepada ketidakpastian.

Kadang-kala, apabila memilih peranti, mereka hanya memperhatikan ciri-ciri penukar, melupakan bahawa sensor yang berbeza akan memberikan komponen tambahan yang berbeza (bergantung pada jenis sensor yang dipilih), yang perlu diambil kira ketika menerima data.

Termometer rintangan

Termometer rintangan - jika anda memerlukan ketepatan yang tinggi

Dalam kes ini, elemen penginderaan adalah perintang filem atau dawai, dengan ketergantungan ketahanan yang diketahui pada suhu, diletakkan dalam kes seramik atau logam. Yang paling popular adalah platinum (pekali suhu tinggi), tetapi nikel dan tembaga juga digunakan. Julat dan toleransi, serta kebergantungan standard rintangan pada suhu untuk termometer rintangan boleh didapati dengan membaca GOST 6651-2009.

Kelebihan jenis termometer ini adalah julat suhu yang luas, kestabilan yang tinggi, penukaran yang baik. Terutamanya tahan getaran, termometer rintangan filem platinum, bagaimanapun, mereka sudah mempunyai rangkaian kerja.

Unsur-unsur tersegel dari TS dihasilkan sebagai unsur sensitif yang berasingan untuk sensor miniatur, bagaimanapun, kedua-dua termometer rintangan dan sensor dicirikan oleh satu minus relatif - mereka memerlukan sistem tiga dawai atau empat wayar untuk operasi, maka pengukuran akan tepat.

Walau bagaimanapun, kedutan kes pengedap harus sesuai untuk keadaan yang dipilih supaya turun naik suhu tidak akan menyebabkan kemusnahan lapisan pengedap sensor. Toleransi standard termometer platinum tidak melebihi 0.1 ° C, tetapi pengijazahan individu adalah mungkin untuk mencapai ketepatan 0.01 ° C.

Rujukan termometer platinum (GOST R 51233-98) mempunyai ketepatan yang lebih tinggi, ketepatan mereka mencapai 0.002 ° C, tetapi ia mesti ditangani dengan berhati-hati, kerana mereka tidak dapat berdiri gemetar. Di samping itu, kos mereka sepuluh kali lebih tinggi daripada termometer rintangan platinum standard.

Termometer rintangan besi-rhodium sesuai untuk pengukuran di bawah suhu kriogenik. Ketergantungan suhu abnormal aloi dan TCR yang rendah membenarkan termometer seperti itu beroperasi pada suhu dari 0.5 K hingga 500 K, dan kestabilan pada 20 K mencapai 0.15 mK / tahun.

Termometer rintangan

Unsur struktural sensitif dari termometer rintangan adalah empat buah lingkaran diletakkan di sekitar tabung aluminium oksida, ditutup dengan serbuk aluminium oksida tulen. Pusingan terpencil dari satu sama lain, dan lingkaran itu sendiri, pada prinsipnya, bukti getaran. Dilekatkan dengan sayu atau semen yang dipilih khas berdasarkan alumina yang sama. Julat khas untuk elemen wayar adalah dari -196 ° C hingga +660 ° C.

Versi kedua elemen (lebih mahal, digunakan pada kemudahan nuklear) adalah struktur berongga, ditandai oleh kestabilan parameter yang sangat tinggi. Unsur luka pada silinder logam, permukaan silinder yang ditutup dengan lapisan aluminium oksida. Silinder itu sendiri dibuat dari logam khas yang serupa dalam pekali pengembangan termal untuk platinum. Kos termometer unsur kosong adalah sangat tinggi.

Pilihan ketiga adalah elemen filem nipis. Lapisan nipis platinum (daripada urutan 0.01 mikron) digunakan pada substrat seramik, yang disalut dengan kaca atau epoksi di atas.

Ini adalah jenis elemen termurah untuk termometer rintangan. Saiz kecil dan ringan - kelebihan utama elemen filem nipis. Sensor tersebut mempunyai rintangan yang tinggi kira-kira 1 kΩ, yang meniadakan masalah sambungan dua dawai. Walau bagaimanapun, kestabilan elemen nipis adalah lebih rendah daripada dawai. Julat khas untuk elemen filem adalah dari -50 ° C hingga +600 ° C.

Lingkaran yang diperbuat daripada dawai platinum yang disalut dengan kaca adalah pilihan termometer rintangan wayar yang sangat mahal, yang sangat disekat, tahan kelembapan yang tinggi, tetapi julat suhu operasi agak sempit.

Thermocouple

Thermocouples - untuk mengukur suhu tinggi

Prinsip pengoperasian termokopel ditemui pada tahun 1822 oleh Thomas Seebeck, dapat digambarkan sebagai berikut: dalam konduktor bahan homogen dengan pembawa caj bebas, apabila salah satu dari hubungan pengukur dipanaskan, sebuah emf akan muncul. Atau begitu: dalam litar tertutup bahan-bahan yang berbeza, di bawah keadaan perbezaan suhu di antara persimpangan, arus berlaku.

Perumusan kedua memberikan pemahaman yang lebih tepat. prinsip termokopel, sementara yang pertama mencerminkan intipati penjanaan termoelektrik, dan menunjukkan ketepatan ketepatan yang berkaitan dengan heterogeneity termoelektrik: untuk keseluruhan panjang termoelektrik, faktor penentu adalah kehadiran kecerunan suhu, jadi rendaman dalam medium semasa penentukuran harus sama dengan kerja masa depan kedudukan penderia.

Thermocouples menyediakan julat suhu operasi terluas dan, yang paling penting, mempunyai suhu operasi tertinggi semua jenis sensor suhu kenalan. Persimpangan boleh didasarkan atau dibawa rapat dengan objek yang dipelajari. Mudah, boleh dipercayai, tahan lama - ini adalah tentang sensor berdasarkan termokopel. Julat dan had terima, parameter thermoelectric termoelektrik boleh didapati dengan membaca GOST R 8.585-2001.

Thermocouples juga mempunyai beberapa kelemahan yang unik:

  • kuasa thermoelektrik adalah tidak linear, yang menimbulkan kesukaran dalam pembangunan penukar untuk mereka;

  • bahan elektrod memerlukan pengedap yang baik disebabkan oleh ketidakmampuan kimia mereka, kerana kelemahan mereka terhadap persekitaran yang agresif;

  • heterogeneity thermoelectric disebabkan oleh kakisan atau proses kimia lain, yang mana komposisi berubah sedikit, memaksa untuk menukar penentukuran; panjang besar konduktor menimbulkan kesan antena dan membuat termokopel terdedah kepada bidang EM;

  • Kualiti penebat pemancar menjadi aspek yang sangat penting jika inersia rendah diperlukan dari termokopel dengan persimpangan yang berasas.

Thermocouple

Termokopel logam mulia (PP-platinum-rhodium-platinum, PR-platinum-rhodium-platinum-rhodium) dicirikan oleh ketepatan yang paling tinggi, heterogeneity thermoelectric-kurangnya daripada termokopel logam asas. Termokopel ini tahan terhadap pengoksidaan, oleh itu ia mempunyai kestabilan yang tinggi.

Pada suhu sehingga 50 ° C, mereka praktikal memberikan keluaran sebanyak 0, jadi tidak perlu memantau suhu persimpangan sejuk. Kos yang tinggi, kepekaannya rendah - 10 μV / K pada 1000 ° C. Inhomogeneity pada 1100 ° C - di kawasan 0.25 ° C. Pencemaran dan pengoksidaan elektrod mencipta ketidakstabilan (rhodium mengoksidakan pada suhu dari 500 hingga 900 ° C), dan oleh itu satu ketidaksuburan elektrik masih muncul. Pasangan logam tulen (platinum-paladium, platinum-emas) mempunyai kestabilan yang lebih baik.


Thermocouples yang digunakan secara meluas dalam industri sering diperbuat daripada logam asas. Mereka adalah murah dan tahan getaran. Terutamanya mudah elektrod yang dimeterai dengan kabel dengan penebat mineral - ia boleh dipasang di tempat yang sukar. Thermocouples sangat sensitif, tetapi heterogenitas thermoelektrik adalah kelemahan model murah - kesilapan boleh mencapai 5 ° C.

Penentukuran secara berkala peralatan di makmal adalah sia-sia; ia lebih berguna untuk memeriksa termokopel di tempat pemasangan. Pasangan paling tidak termoelektrik yang tidak aktif adalah nisil / nichrosil. Komponen utama ketidakpastian adalah dengan mengambil kira suhu persimpangan sejuk.

Suhu tinggi susunan 2500 ° C diukur oleh thermocouples tungsten-rhenium. Adalah penting untuk menghilangkan faktor-faktor oksidatif, yang mana mereka menggunakan perlindungan tertutup khas dengan gas lengai, serta molibdenum dan tantalum meliputi dengan penebat dengan magnesium oksida dan berilium oksida. Dan tentu saja, bidang terpenting penggunaan tungsten-rhenium adalah termokopel untuk tenaga nuklear di bawah keadaan fluks neutron.

Untuk termokopel, tentu saja, sistem tiga dawai atau empat wayar tidak diperlukan, tetapi perlu menggunakan kabel pampasan dan sambungan yang akan membolehkan isyarat itu dihantar 100 meter ke peralatan pengukur dengan ralat yang minimum.

Kawat lanjutan diperbuat daripada logam yang sama seperti termokopel, dan wayar pampasan (tembaga) digunakan untuk termokopel yang diperbuat daripada logam berharga (untuk platinum). Wayar pampasan akan menjadi sumber ketidakpastian susunan 1-2 ° C dengan perbezaan suhu yang besar, bagaimanapun, terdapat piawai IEC 60584-3 untuk wayar pampasan.

Thermistors

Thermistors - untuk julat suhu kecil dan aplikasi khas

Thermistors Mereka adalah termometer rintangan yang unik, tetapi bukannya wayar, tetapi sintered dalam bentuk struktur berbilang, berdasarkan oksida logam peralihan campuran. Kelebihan utama mereka adalah saiz kecil, pelbagai bentuk, inersia rendah, kos rendah.

Thermistors datang dalam koefisien rintangan negatif (NTC) atau positif (PTC). NTC yang paling biasa, dan RTS digunakan untuk julat suhu yang sangat sempit (unit darjah) dalam pemantauan dan sistem penggera. Kestabilan termistor paling baik adalah dalam julat dari 0 hingga 100 ° C.

Thermistors dalam bentuk cakera (sehingga 18 mm), manik (sehingga 1 mm), filem (ketebalan sehingga 0.01 mm), silinder (sehingga 40 mm). Sensor termistor kecil membolehkan penyelidik mengukur suhu walaupun di dalam sel dan saluran darah.

Thermistors terutamanya dalam permintaan untuk mengukur suhu rendah kerana ketiadaan relatif mereka terhadap medan magnet. Sesetengah jenis termistor mempunyai suhu operasi sehingga dikurangkan 100 ° C.

Pada dasarnya, termistor adalah struktur berbilang kompleks yang disinter pada suhu kira-kira 1200 ° C di udara dari nitrat berbutir dan oksida logam. Yang paling stabil pada suhu di bawah 250 ° C adalah termistor NTC yang diperbuat daripada nikel dan magnesium oksida atau nikel, magnesium dan kobalt.

Kekonduksian tertentu dari termistor bergantung kepada komposisi kimianya, pada tahap pengoksidaan, dengan kehadiran aditif dalam bentuk logam seperti natrium atau litium.

Termistor manik kecil digunakan untuk dua terminal platinum, kemudian disalut dengan kaca.Untuk thermistors cakera, petunjuk disolder ke salutan platinum cakera.

Sensor suhu

Rintangan thermistors lebih tinggi daripada termometer rintangan, biasanya ia berada dalam julat dari 1 hingga 30 kOhm, jadi sistem dua wayar sesuai di sini. Ketergantungan suhu rintangan hampir kepada eksponen.

Pemanas cakera adalah yang paling boleh ditukar ganti untuk julat dari 0 hingga 70 ° C dalam kesilapan 0.05 ° C. Manik - memerlukan penentukuran individu transducer untuk setiap contoh. Thermistors lulus dalam termostat cecair, membandingkan parameter mereka dengan termometer rintangan platinum ideal dalam langkah 20 ° C dalam julat dari 0 hingga 100 ° C. Oleh itu, ralat tidak melebihi 5 mK.

Lihat juga di i.electricianexp.com:

  • Sensor suhu industri
  • Apakah termokopel dan bagaimana ia berfungsi
  • Sensor suhu. Bahagian Dua Thermistors
  • Contoh-contoh penggunaan bahan seramik dalam kejuruteraan elektrik dan elektrik ...
  • Sensor suhu. Bahagian tiga. Thermocouples. Kesan Seebeck

  •