Τα θερμοστοιχεία είναι πολύ συνηθισμένοι τύποι αισθητήρων θερμοκρασίας στη βιομηχανία. Είναι ανθεκτικά, προσφέρουν γρήγορη απόκριση και μπορούν να μετρήσουν υψηλές θερμοκρασίες. Το θερμοστοιχείο είναι ένας αισθητήρας που έρχεται σε επαφή με το προς μέτρηση περιβάλλον, σε αντίθεση με το υπέρυθρο θερμόμετρο για παράδειγμα. Ο αισθητήρας θερμοκρασίας του θερμοστοιχείου μπορεί να βυθιστεί σε ένα μέσο που μπορεί να είναι υγρό ή αέριο και να συνδεθεί σε συσκευή εγγραφής. Για να κατανοήσετε τη μέθοδο θερμικής μέτρησης που χρησιμοποιεί το θερμοστοιχείο, πρέπει πρώτα να εξετάσετε τη σύνθεσή του. Στη συνέχεια θα δούμε πώς προκύπτει η θερμοκρασία από τη μέτρηση ενός ηλεκτρικού ρεύματος. Ορισμένες πρακτικές είναι απαραίτητες για να διασφαλιστεί ότι η μέτρηση της θερμοκρασίας του θερμοστοιχείου είναι ακριβής.
Ο αισθητήρας θερμοστοιχείου χρησιμοποιεί ηλεκτροκινητική δύναμη
ο αισθητήρας θερμοκρασίας θερμοστοιχείου περιέχει δύο σύρματα από αγώγιμα μέταλλα ή κράματα μετάλλων. Αυτά τα καλώδια συνδέονται στο ένα άκρο, σε αυτή τη διασταύρωση μετράται η θερμοκρασία. Γενικά αναφέρεται ως θερμή συγκόλληση. Το άλλο άκρο τους συνδέεται με το κιβώτιο μέτρησης θερμοκρασίας μέσω αυτού που ονομάζεται συγκόλληση ή ψυχρή διασταύρωση.
Όταν η θερμή συγκόλληση έχει αλλαγή θερμοκρασίας, δημιουργείται ασθενές ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτή η ηλεκτροκινητική δύναμη (ή emf) είναι ανάλογη της θερμοκρασίας σε βαθμούς Κελσίου του σημείου μέτρησης. Χρησιμοποιούμε πίνακες μετατροπής θερμοστοιχείων να ιδρύσει α αντιστοιχία μεταξύ του μετρούμενου ρεύματος και της θερμοκρασίας.
Πώς να επιλέξετε τα υλικά που συνθέτουν έναν αισθητήρα θερμοστοιχείου;
Το εύρος μέτρησης θερμοκρασίας Οι αισθητήρες θερμοστοιχείου ποικίλλουν ανάλογα με τα μέταλλα που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή τους. Αυτή η διαφορά εξαρτάται από την αγωγιμότητα των κραμάτων που αποτελούν τα σύρματα του ζευγαριού. Αυτοί οι συνδυασμοί δύο τύπων κραμάτων ταξινομούνται σύμφωνα με αυτό που ονομάζουμε τύπους θερμοστοιχείων.
Καλώδια σύνδεσης βρίσκονται γενικά μεταξύ των καλωδίων του θερμοστοιχείου και των συσκευών μέτρησης, χωρίς να αλλοιώνονται τα αποτελέσματα. Αυτό είναι δυνατό χάρη στο ο νόμος των ενδιάμεσων μετάλλων. Σύμφωνα με αυτή την αρχή, ακόμη και αν ένας τρίτος ομογενής αγωγός ενσωματώσει ένα κύκλωμα, η υπάρχουσα ηλεκτροκινητική δύναμη δεν θα έχει καμία τροποποίηση.
Πώς να εξασφαλίσετε την ακρίβεια της μέτρησης της θερμοκρασίας του θερμοστοιχείου;
Για να χρησιμοποιήσετε σωστά ένα θερμοστοιχείο, πρέπει να δώσετε προσοχή σε δύο βασικά στοιχεία. Εάν η θερμή διασταύρωση είναι το μέρος του καθετήρα που φαίνεται το πιο σημαντικό για την ένδειξη της θερμοκρασίας, θα πρέπει να γνωρίζετε ότι η αρχή λειτουργεί πάνω από όλα χάρη στο τη διαφορά μεταξύ των μετρήσιμων τάσεων στα δύο άκρα των καλωδίων. Επομένως, είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί αυτό που ονομάζεται αντιστάθμιση ψυχρής διασταύρωσης. Είναι επίσης απαραίτητο εξασφαλίζουν την αξιοπιστία του συστήματος μέτρησης εκτελώντας βαθμονόμηση σε διαφορετικά στάδια της ζωής του αισθητήρα θερμοκρασίας.
Αποζημίωση κρύου κόμβου
Το μετρούμενο ηλεκτρικό ρεύμα στην πραγματικότητα προκύπτει από τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της θερμής και της ψυχρής διασταύρωσης. Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι αντιστάθμισης της ψυχρής διασταύρωσης. Το πιο αξιόπιστο είναι αυτό που αποτελείται από διατηρήστε την ψυχρή διασταύρωση σε θερμοκρασία 0°C τοποθετώντας το σε ένα λουτρό παγωμένου νερού. Αν και αυτή η μέθοδος είναι εύκολα εφαρμόσιμη σε εργαστήριο, δεν είναι πολύ κατάλληλη για βιομηχανικό περιβάλλον.
Μια δεύτερη μέθοδος είναι να Τοποθετήστε την κρύα διασταύρωση σε φούρνο βαθμονόμησης, το οποίο διατηρεί τη συγκόλληση σε γνωστή θερμοκρασία χρησιμοποιώντας θερμοστάτη. Είναι επίσης δυνατό να αφήστε την κρύα διασταύρωση σε θερμοκρασία δωματίου και μετρήστε τη θερμοκρασία σε αυτή τη διασταύρωση. Όταν επιλέγετε μία από αυτές τις δύο τελευταίες μεθόδους, πρέπει εκτελέστε έναν διαφορικό υπολογισμό για να συμπεράνουμε τη θερμοκρασία της θερμής διασταύρωσης. Μάλιστα, οι πίνακες μετατροπών ξεκινούν από θερμοκρασία 0°C. Η προκύπτουσα μέτρηση τάσης στη συνέχεια μετατρέπεται σε βαθμούς Κελσίου με βάση το τύπου θερμοστοιχείου για το οποίο πρόκειται. Υπάρχουν όργανα μέτρησης ικανά να εκτελέσουν απευθείας τον υπολογισμό της αντιστάθμισης με βάση προσαρμόσιμες παραμέτρους.
Βαθμονόμηση του αισθητήρα θερμοστοιχείου
Το θερμοστοιχείο βαθμονομείται αμέσως μετά την κατασκευή του, πριν διατεθεί προς πώληση. Υπάρχει μια άλλη βαθμονόμηση σε κάθε φορά που αλλάζει εργασία. Συνιστάται επίσης η βαθμονόμηση ενός αισθητήρα θερμοστοιχείου μόλις υποψιαστείτε μια δυσλειτουργία.
Δύο κύρια μέθοδοι βαθμονόμησης για αισθητήρα θερμοστοιχείου υπάρχει. Όταν πραγματοποιούμε βαθμονόμηση με σύγκριση, η μέτρηση της θερμοκρασίας του θερμοστοιχείου συγκρίνεται με αυτή που πραγματοποιείται από έναν άλλο θερμικό αισθητήρα μέτρησης. Η τεχνική σταθερού σημείου συνίσταται στην έκθεση του αισθητήρα θερμοστοιχείου σε μια ακριβή θερμοκρασία. Αυτό είναι 0,01°C, η θερμοκρασία που επιτυγχάνεται όταν το νερό είναι σε ίσα μέρη στις τρεις μορφές του.
Θερμομέτρηση στη βιομηχανία
Ανεξάρτητα από τον τομέα δραστηριότητας, πολλές βιομηχανικές διεργασίες απαιτούν τη χρήση ανιχνευτή για τη μέτρηση της θερμοκρασίας. Το θερμοστοιχείο είναι μια από τις πιο χρησιμοποιούμενες συσκευές. Ο χρόνος απόκρισής του είναι σύντομος, είναι φθηνός και μπορεί να μετρήσει υψηλές θερμοκρασίες. Αισθητήρες θερμίστορ είναι επίσης πολύ παρόντες στον κλάδο. Αυτός ο τύπος ανιχνευτή μετρά τη θερμοκρασία με βάση τις αλλαγές στην αντίσταση των υλικών. Τελικά, θερμόμετρα διαστολής αερίου ή υγρού (λάδι ή γλυκερίνη) προσφέρουν μεγάλη ακρίβεια. Ωστόσο, το εύρος μέτρησής τους είναι μικρότερο από αυτό ενός θερμοστοιχείου ή ενός αισθητήρα αντίστασης.
Προχωρήστε περαιτέρω στα θερμοστοιχεία:
- Κατηγορία αισθητήρα θερμοστοιχείου
- Ποιοι είναι οι διαφορετικοί τύποι θερμοστοιχείων
- Βαθμονόμηση θερμοστοιχείου
- Χρόνοι απόκρισης θερμοστοιχείου ανά τύπο
- Καμπύλες θερμοστοιχείου ανά τύπο
- Πώς να δοκιμάσετε ένα θερμοστοιχείο;
- Εύρος μέτρησης θερμοστοιχείου
- Πίνακας μετατροπής θερμοστοιχείου
- Πώς λειτουργεί ένα θερμοστοιχείο;
- Θερμοστοιχεία
