Aling temperatura sensor ang mas mahusay, pamantayan sa pagpili ng sensor

Kung ito ang iyong unang pagkakataon na nakatagpo ng isyu ng pagpili ng isang sensor para sa pagsukat ng temperatura, kung gayon ang pagpili ng isang mababang gastos at maaasahang sensor ay maaaring maging isang aktwal na problema para sa iyo.

Una sa lahat, kinakailangan upang malaman ang mga sumusunod na detalye: ang inaasahang temperatura ng pagsukat, ang kinakailangang katumpakan, kung matatagpuan ang sensor sa loob ng daluyan (kung hindi, kakailanganin ang isang radiation thermometer), ang mga kondisyon ay ipinapalagay na normal o agresibo, ay ang posibilidad ng pana-panahong pagbuwag ng sensor na mahalaga, at sa wakas, kinakailangan ba ang graduation ay nasa degree o katanggap-tanggap na makatanggap ng isang senyas, na pagkatapos ay ma-convert sa isang halaga ng temperatura.

Ang mga ito ay hindi mga idle na katanungan, na sumasagot kung saan ang mamimili ay nakakakuha ng pagkakataon na pumili para sa kanyang sarili ng isang mas angkop na sensor ng temperatura na kung saan ang kanyang kagamitan ay gagana sa pinakamahusay na paraan. Siyempre, imposible na simple at hindi pantay na magbigay ng sagot sa tanong kung alin ang mas mahusay na sensor ng temperatura, ang pagpipilian ay mananatiling gagawin sa consumer, na maging unang pamilyar sa mga tampok ng bawat uri ng sensor.

Dito magbibigay kami ng isang maikling pangkalahatang-ideya ng tatlong pangunahing uri ng mga sensor ng temperatura (ang pinaka-karaniwang): paglaban ng thermometer, thermistor, o thermocouple. Samantala, mahalaga para sa consumer na agad na maunawaan na ang kawastuhan ng data ng temperatura na natanggap ay nakasalalay sa parehong sensor at signal converter - pareho ang pangunahing sensor at converter ay nag-aambag sa kawalan ng katiyakan.

Minsan, kapag pumipili ng mga aparato, binibigyang pansin lamang ang mga katangian ng converter, nakakalimutan na ang iba't ibang mga sensor ay magbibigay ng iba't ibang mga karagdagang sangkap (depende sa uri ng napiling sensor), na kailangang isaalang-alang kapag tumatanggap ng data.

Mga thermometer ng resistensya - kung kailangan mo ng mataas na kawastuhan

Sa kasong ito, ang elemento ng sensing ay isang film o wire risistor, na may isang kilalang pag-asa ng paglaban sa temperatura, na inilagay sa isang ceramic o metal case. Ang pinakatanyag ay platinum (mataas na temperatura koepisyent), ngunit ginagamit din ang nikel at tanso. Ang mga pagtaas at pagpapahintulot, pati na rin ang karaniwang mga dependence ng paglaban sa temperatura para sa mga thermometer ng paglaban ay matatagpuan sa pamamagitan ng pagbabasa ng GOST 6651-2009.

Ang bentahe ng ganitong uri ng mga thermometer ay isang malawak na saklaw ng temperatura, mataas na katatagan, mahusay na pagpapalitan. Partikular na lumalaban sa panginginig ng boses, mga platinum na resistensya ng platinum film, gayunpaman, mayroon na silang isang gumaganang saklaw.

Ang mga naka-seal na elemento ng TS ay ginawa bilang hiwalay na mga sensitibong elemento para sa mga miniature sensor, gayunpaman, ang parehong mga thermometer ng resistensya at sensor ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang kamag-anak na minus - nangangailangan sila ng isang three-wire o apat na wire system para sa pagpapatakbo, kung gayon ang mga sukat ay tumpak.

At gayon pa man, ang kislap ng kaso ng sealing ay dapat na angkop para sa mga napiling mga kondisyon upang ang mga pagbabago sa temperatura ay hindi hahantong sa pagkawasak ng sealing layer ng sensor. Ang karaniwang pagpapahintulot ng mga platinum thermometer ay hindi hihigit sa 0.1 ° C, ngunit ang indibidwal na pagtatapos ay posible upang makamit ang isang katumpakan ng 0.01 ° C.

Ang sanggunian na platinum thermometers (GOST R 51233-98) ay may mas mataas na katumpakan, ang kanilang katumpakan ay umabot sa 0.002 ° C, ngunit dapat silang hawakan ng pangangalaga, dahil hindi sila maaaring tumayo ng pag-alog. Bilang karagdagan, ang kanilang gastos ay sampung beses na mas mataas kaysa sa karaniwang mga platinum na resistensyang platinum.

Ang isang iron-rhodium resistance thermometer ay angkop para sa mga sukat sa ilalim ng cryogen temperatura. Ang abnormal na temperatura sa pag-asa ng haluang metal at mababang TCR ay nagbibigay-daan sa tulad ng isang thermometer na gumana sa temperatura mula sa 0.5 K hanggang 500 K, at ang katatagan sa 20 K ay umaabot sa 0.15 mK / taon.

Ang elemento na sensitibo sa istraktura ng thermometer ng paglaban ay apat na piraso ng spiral na inilatag sa paligid ng isang aluminyo na oxide tube, na sakop ng purong aluminyo oxide powder. Ang mga pagliko ay nakahiwalay sa bawat isa, at ang spiral mismo ay, sa prinsipyo, panginginig ng boses. Ang pag-sealing na may espesyal na napiling glaze o semento batay sa parehong alumina. Ang isang pangkaraniwang saklaw para sa mga elemento ng kawad ay mula -196 ° C hanggang +660 ° C.

Ang pangalawang bersyon ng elemento (mas mahal, ginamit sa mga pasilidad ng nukleyar) ay isang guwang na istraktura, na nailalarawan sa pamamagitan ng napakataas na katatagan ng mga parameter. Ang isang elemento ay nasugatan sa isang silindro ng metal, ang ibabaw ng silindro na natatakpan ng isang layer ng aluminyo oksido. Ang silindro mismo ay gawa sa isang espesyal na metal na katulad sa koepisyent ng thermal expansion sa platinum. Ang gastos ng mga guwang elemento thermometer ay napakataas.

Ang ikatlong pagpipilian ay isang elemento ng manipis na pelikula. Ang isang manipis na layer ng platinum (ng pagkakasunud-sunod ng 0.01 microns) ay inilalapat sa ceramic substrate, na pinahiran ng salamin o epoxy sa itaas.

Ito ang pinakamurang uri ng elemento para sa mga thermometer ng pagtutol. Maliit na laki at magaan na timbang - ang pangunahing bentahe ng isang elemento ng manipis na pelikula. Ang ganitong mga sensor ay may mataas na pagtutol ng mga 1 kΩ, na nagpapabaya sa problema ng koneksyon ng dalawang-wire. Gayunpaman, ang katatagan ng mga manipis na elemento ay mas mababa sa kawad. Ang isang karaniwang hanay para sa mga elemento ng pelikula ay mula -50 ° C hanggang +600 ° C.

Ang isang spiral na gawa sa platinum wire na pinahiran ng baso ay isang pagpipilian ng isang napaka-mahal na wire resistance thermometer, na kung saan ay lubos na mahusay na selyadong, lumalaban sa mataas na kahalumigmigan, ngunit ang saklaw ng temperatura ay medyo makitid.

Thermocouples - para sa pagsukat ng mataas na temperatura

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng thermocouple ay natuklasan noong 1822 ni Thomas Seebeck, maaari itong inilarawan bilang mga sumusunod: sa conductor ng isang homogenous na materyal na may mga bayad na singil, kung ang isang pagsukat ng mga contact ay pinainit, isang emf ay lilitaw. O kaya: sa isang saradong circuit ng mga hindi kanais-nais na mga materyales, sa ilalim ng mga kondisyon ng pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng mga junctions, isang kasalukuyang nangyayari.

Ang pangalawang pagbabalangkas ay nagbibigay ng isang mas tumpak na pag-unawa. prinsipyo ng thermocouple, habang ang una ay sumasalamin sa napaka kakanyahan ng thermoelectricity generation, at nagpapahiwatig ng mga limitasyon ng kawastuhan na nauugnay sa thermoelectric heterogeneity: para sa buong haba ng thermoelectrode, ang mapagpasyang kadahilanan ay ang pagkakaroon ng isang temperatura ng gradient, kaya ang paglulubog sa daluyan sa panahon ng pag-calibrate ay dapat na katulad ng hinaharap na nagtatrabaho. posisyon ng sensor.

Nagbibigay ang mga Thermocouples ng pinakamalawak na saklaw ng temperatura ng operating at, pinaka-mahalaga, ay may pinakamataas na temperatura ng operating ng lahat ng mga uri ng mga sensor ng temperatura ng contact. Ang junction ay maaaring saligan o dalhin sa malapit na pakikipag-ugnay sa bagay na pinag-aralan. Simple, maaasahan, matibay - ito ay tungkol sa isang sensor batay sa isang thermocouple. Ang mga pagtaas at pagpapahintulot, ang mga thermoelectric na mga parameter ng thermocouples ay matatagpuan sa pamamagitan ng pagbabasa ng GOST R 8.585-2001.

Ang mga Thermocouples ay mayroon ding ilang mga natatanging kawalan:

• ang kapangyarihan ng thermoelectric ay nonlinear, na lumilikha ng mga paghihirap sa pagbuo ng mga convert para sa kanila;

• ang materyal ng mga electrodes ay nangangailangan ng mahusay na pag-sealing dahil sa kanilang pagkabagsik ng kemikal, dahil sa kanilang kahinaan sa agresibong kapaligiran;

• thermoelectric heterogeneity dahil sa kaagnasan o iba pang mga proseso ng kemikal, dahil sa kung saan ang komposisyon ay bahagyang nagbabago, mga puwersa upang baguhin ang pagkakalibrate; ang malaking haba ng mga conductor ay nagbibigay ng pagtaas sa epekto ng antena at ginagawang mahina ang termocouple sa mga patlang ng EM;

• Ang kalidad ng pagkakabukod ng transmiter ay nagiging isang napakahalagang aspeto kung ang mababang inertia ay kinakailangan mula sa isang thermocouple na may grounded junction.

Ang mga mahahalagang metal thermocouples (PP-platinum-rhodium-platinum, PR-platinum-rhodium-platinum-rhodium) ay nailalarawan sa pamamagitan ng pinakamataas na kawastuhan, ang hindi bababa sa thermoelectric heterogeneity kaysa sa mga thermocouples ng mga base metal. Ang mga thermocouples ay lumalaban sa oksihenasyon, samakatuwid mayroon silang mataas na katatagan.

Sa mga temperatura hanggang sa 50 ° C, praktikal silang nagbibigay ng isang output ng 0, kaya hindi na kailangang subaybayan ang temperatura ng malamig na mga junctions. Ang gastos ay mataas, ang sensitivity ay mababa - 10 μV / K sa 1000 ° C. Ang kawalang-hanggan sa 1100 ° С - sa rehiyon ng 0.25 ° С. Ang kontaminasyon at oksihenasyon ng mga electrodes ay lumikha ng kawalang-tatag (rhodium oxidizes sa temperatura mula 500 hanggang 900 ° C), at samakatuwid ay lumilitaw pa rin ang isang de-koryenteng inhomogeneity. Ang mga pares ng mga purong metal (platinum-palladium, platinum-gintong) ay may mas mahusay na katatagan.

Ang mga thermocouples na malawakang ginagamit sa industriya ay madalas na gawa sa mga base metal. Ang mga ito ay mura at lumalaban sa panginginig ng boses. Lalo na maginhawa ang mga electrodes na tinatakan ng isang cable na may pagkakabukod ng mineral - maaari silang mai-install sa mahirap na mga lugar. Ang mga thermocouples ay lubos na sensitibo, ngunit ang thermoelectric heterogeneity ay isang kawalan ng murang mga modelo - ang pagkakamali ay maaaring umabot sa 5 ° C.

Ang pana-panahong pag-calibrate ng kagamitan sa laboratoryo ay walang saysay; mas kapaki-pakinabang na suriin ang thermocouple sa lugar ng pag-install. Ang pinaka-thermoelectrically inhomogeneous pares ay nisil / nichrosil. Ang pangunahing sangkap ng kawalan ng katiyakan ay isinasaalang-alang ang temperatura ng malamig na kantong.

Ang mataas na temperatura ng pagkakasunud-sunod ng 2500 ° C ay sinusukat ng tungsten-rhenium thermocouples. Mahalaga dito upang maalis ang mga kadahilanan ng pag-oxidizing, kung saan sila ay gumagamit ng mga espesyal na selyadong mga takip na inertong gas, pati na rin sa molibdenum at tantalum na mga takip na may pagkakabukod na may magnesium oxide at beryllium oxide. At syempre, ang pinakamahalagang lugar ng aplikasyon ng tungsten-rhenium ay thermocouples para sa nuclear energy sa ilalim ng mga kondisyon ng neutron flux.

Para sa mga thermocouples, siyempre, ang isang tatlong-wire o apat na wire system ay hindi kinakailangan, ngunit kinakailangan na gumamit ng kable at extension wires, na magpapahintulot sa signal na maipadala ang 100 metro sa mga kagamitan sa pagsukat na may kaunting mga error.

Ang mga extension ng wires ay gawa sa parehong metal tulad ng thermocouple, at kabayaran (tanso) na mga wire ay ginagamit para sa mga thermocouples na gawa sa mahalagang mga metal (para sa platinum). Ang mga kable ng kompensasyon ay magiging isang mapagkukunan ng kawalan ng katiyakan ng pagkakasunud-sunod ng 1-2 ° C na may malaking pagkakaiba sa temperatura, gayunpaman, mayroong isang pamantayan ng IEC 60584-3 para sa mga kable ng kabayaran.

Thermistors - para sa mga maliliit na saklaw ng temperatura at mga espesyal na aplikasyon

Mga Thermistor Ang mga ito ay kakaibang mga thermometer ng paglaban, ngunit hindi mga wire, ngunit sintered sa anyo ng mga istruktura ng multiphase, batay sa halo-halong mga metal na oxygen na paglipat. Ang kanilang pangunahing bentahe ay maliit na sukat, isang iba't ibang mga iba't ibang mga form, mababang pagkawalang-kilos, mababang gastos.

Ang mga thermistor ay nagmumula sa negatibong (NTC) o positibo (PTC) na koepisyent ng temperatura ng paglaban. Ang pinaka-karaniwang NTC, at RTS ay ginagamit para sa napaka-makitid na saklaw ng temperatura (mga yunit ng degree) sa pagsubaybay at mga sistema ng alarma. Ang pinakamahusay na katatagan ng mga thermistors ay nasa saklaw mula 0 hanggang 100 ° C.

Ang mga thermistor ay nasa anyo ng disk (hanggang sa 18 mm), bead (hanggang sa 1 mm), film (kapal ng hanggang sa 0.01 mm), cylindrical (hanggang sa 40 mm). Pinapayagan ng mga maliliit na sensor ng thermistor ang mga mananaliksik na masukat ang temperatura kahit sa loob ng mga cell at mga daluyan ng dugo.

Ang mga thermistor ay higit sa lahat na hinihingi para sa pagsukat ng mababang temperatura dahil sa kanilang kamag-anak na pagkasensitibo sa mga magnetic field. Ang ilang mga uri ng thermistors ay may operating temperatura hanggang sa minus 100 ° C.

Karaniwan, ang mga thermistor ay kumplikadong mga istruktura ng multiphase na sintered sa isang temperatura na halos 1200 ° C sa hangin mula sa butil na nitrates at metal oxides. Ang pinaka-matatag sa temperatura sa ilalim ng 250 ° C ay ang mga thermistor ng NTC na gawa sa nikel at magnesium oxides o nikel, magnesiyo at kobalt.

Ang tiyak na kondaktibiti ng isang thermistor ay nakasalalay sa komposisyon ng kemikal nito, sa antas ng oksihenasyon, sa pagkakaroon ng mga additives sa anyo ng mga metal tulad ng sodium o lithium.

Ang mga maliit na thermistor ng bead ay inilalapat sa dalawang mga terminal ng platinum, pagkatapos ay pinahiran ng baso.Para sa mga thermistors ng disk, ang mga lead ay ibinebenta sa platinum coating ng disk.

Ang paglaban ng mga thermistor ay mas mataas kaysa sa mga thermometer ng paglaban, kadalasang namamalagi ito sa saklaw mula 1 hanggang 30 kOhm, kaya ang isang dalawang-wire system ay angkop dito. Ang pag-asa sa temperatura ng paglaban ay malapit sa exponential.

Ang mga thermistor ng disk ay pinakamahusay na mapagpapalit para sa isang saklaw mula 0 hanggang 70 ° C sa loob ng isang error na 0.05 ° C. Bead - nangangailangan ng indibidwal na pag-calibrate ng transducer para sa bawat pagkakataon. Ang mga thermistor ay nagtapos sa mga likidong thermostat, na inihahambing ang kanilang mga parameter na may isang perpektong platinum na paglaban ng thermometer sa mga hakbang na 20 ° C sa saklaw mula 0 hanggang 100 ° C. Kaya, ang isang error na hindi hihigit sa 5 mK ay nakamit.