Разбираемся в типах датчиков температуры

Температура  - это такой параметр, который указывает на содержание тепла в материале или объекте. Хотя большинство из нас не замечают незначительных изменений температуры, многие промышленные процессы очень чувствительны даже к малейшим колебаниям в температурных значениях. 

Для получения оптимальных желаемых результатов температуру необходимо постоянно измерять и поддерживать в нужном диапазоне значений. Обычно это делается при помощи датчиков температуры. Существует множество сфер применений для датчиков температуры в промышленности. 

Датчики измерения температуры – это устройства, которые измеряют текущую температуру и отмечают разницу между требуемой и существующей температурой. Это особенно необходимо во многих промышленных процессах, где контроль температуры имеет решающее значение. Температурный датчик можно использовать независимо или интегрировать с компьютеризированной системой автоматизации процесса. С автоматизацией процессов в контроле температуры, при помощи получения информации от термодатчиков могут выдаваться предупреждения системе в случае тревожных изменений температуры процесса. В этой статье мы обсудим различные особенности датчиков температуры, их типы, сферы использования и многое другое.

Типы датчиков температуры, используемых в промышленности

Вообще говоря, существует две категории датчиков температуры — контактные и бесконтактные. Как следует из терминов, измерение температуры в контактных датчиках температуры осуществляется посредством физического контакта с объектом или раствором, а в случае бесконтактных датчиков для измерения температуры используются ИК-волны или звуковые волны, а значит, физический контакт не требуется.

Термисторы, термопары и термометры сопротивления — все это примеры контактного измерения температуры.

Рассмотрим подробнее типы контактных датчиков температуры:

• Термопары — это датчики, основанные на измерении изменения потенциала или напряжения. Напряжение возникает, когда два металла расположены рядом друг с другом и существует разница температур. Эти простые базовые датчики могут обнаруживать необычайно высокие перепады температур и выдерживать температуру свыше 1500°C. Термопары являются самыми популярными типами термодатчиков в промышленности.
• Термометры сопротивления, или RTD, измеряют температуру на основе того, как сопротивление изменяется в различных температурных средах.
• Интегрированные сборки содержат датчики в силиконовой оболочке, которые могут иметь интегральные схемы. Они обеспечивают показания напряжения, которые можно напрямую прочитать на экране дисплея подключенного устройства, такого как микроконтроллер. Эти датчики широко используются в потребительских электронных устройствах.

Ниже приведены некоторые типы бесконтактных датчиков температуры:

• Акустические измерительные устройства. Эти устройства работают на основе колебаний температуры, которые возникают из-за скорости распространения звука. Как правило, они измеряют температуру резонансным методом.

• Инфракрасные измерительные устройства. Эти устройства используют тепловое излучение для измерения изменений температуры. Тепловые волны фокусируются на принимающем объекте. При этом генерируется электрический сигнал, прямо пропорциональный количеству излучения, и измеряется температура.

Факторы, которые следует учитывать при выборе датчика температуры

Интеграция датчиков температуры в существующую систему или установка встроенных узлов датчиков температуры, безусловно, повысит эффективность и точность вашего процесса нагрева. Тип датчика температуры, который вы должны выбрать, во многом зависит от изменений температуры, которые может выдержать ваш технологический процесс. Некоторые процессы могут не зависеть от незначительных изменений температуры, и в этом случае вы можете выбрать датчики с более широким диапазоном измерения температуры. Однако, если вам требуется точный контроль температуры и вы хотите добиться жестких допусков, вам необходимо сделать свой выбор соответствующим образом. Ниже приведены некоторые советы, которые могут помочь вам выбрать тип датчика, наиболее подходящий для вашего случая:

• Если вы можете позволить себе широкий диапазон температур, выбирайте термопарные датчики.
• Датчики RTD обеспечивают чрезвычайно точное считывание, и вы можете выбрать этот тип, если уровни допуска температуры в вашем процессе относительно низкие.
• Если вы ищете интегрированные датчики в сборе или датчики, встраиваемые в интегральные схемы, выбирайте кремниевые датчики.

Помимо этих факторов, необходимо учитывать физические параметры, такие как температура окружающей среды, чувствительность зонда и так далее.

• В зависимости от сферы применения проверьте, должен ли датчик быть устойчивым к ударам и вибрации, так как это повлияет на измерение температуры.
• Проверьте обмотку провода термодатчика. В целом важно проверить конструкцию как самой системы, так и конструкцию датчика. Это помимо аспектов точности и стабильности.
• Проверьте чувствительность, а также линейность датчика. Кроме того, проверьте, не требует ли датчик какого-либо дополнительного напряжения или другого источника питания в качестве триггера для начала работы. Датчики термопары являются устройствами с автономным питанием.
• Термопары типов J и K , с изоляцией из стекловолокна и тефлона, идеально подходят для суровых промышленных условий. Эти датчики находят широкое применение в коммерческих сегментах, а также в медицинской и химической промышленности. Термопары широко используются на производстве на экструдерах, термопластавтоматах, пресс-формах, а также в любых системах нагрева вместе с электрическими нагревателями.
• Вы можете выбрать датчики температуры с болтовым креплением, если планируете модернизировать их в существующей системе. Их можно сочетать с никелевыми термометрами сопротивления, платиновыми термометрами сопротивления и термопарными датчиками для интеграции в сборочные узлы.
• Датчики температуры с болтовым креплением подходят для таких отраслей, как аэрокосмическая, машиностроительная, медицинская, полупроводниковая и электронная.
• Если ваше приложение требует точного и быстрого вывода, выберите датчик RTD . Они также подходят для тяжелых условий эксплуатации. Эти датчики находят применение в медицине , аэрокосмической промышленности , системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха , обороне , автомобилестроении и других важных отраслях промышленности.

Отличия термопар от термометров сопротивления

В целом нецелесообразно сравнивать термометры сопротивления и термопары. Однако, если мы сравним их производительность с точки зрения конкретных критериев, мы увидим, какие из них лучше всего подходят для определенных случаев.

• Температурный диапазон: термопары лучше всего подходят для работы при высоких температурах. Новые производственные технологии расширили диапазон измерений датчиков сопротивления, но более 90% из термометров сопротивления рассчитаны на температуру ниже 400°C. Напротив, некоторые термопары можно использовать при температуре аж до 2500°C.
• Стоимость: термопары обычно дешевле термометров сопротивления. Термометры сопротивления часто будет стоить в два или три раза дороже, чем термопара с той же температурой и типом.
  Можно сэкономить на установке термометра сопротивления, которая дешевле установки термопары, так как используется недорогая медная проволока, а не качественный термопарный провод или компенсационный кабель. Однако этой экономии недостаточно, чтобы компенсировать более высокую цену устройства.
• Чувствительность: хотя оба типа датчиков быстро реагируют на изменения температуры, термопары работают быстрее. Заземленная термопара срабатывает почти в три раза быстрее, чем термометр сопротивления. Самый быстродействующий температурный датчик представляет собой термопару с открытым наконечником. Однако производственные усовершенствования также значительно улучшили время отклика тонкопленочных датчиков сопротивления PT100.
• Точность: термометры сопротивления обычно более точны, чем термопары. RTD обычно имеют точность 0,1°C, по сравнению с 1°C для большинства термопар. Однако некоторые модели термопар могут соответствовать по точности термометрам сопротивления. Многие факторы, которые могут повлиять на точность датчика, включают линейность, воспроизводимость или стабильность.
• Линейность: Зависимость температуры от сопротивления в RTD почти линейна в диапазоне датчика, в то время как термопара имеет S-образную диаграмму.
  
• Стабильность: показания датчика сопротивления остаются стабильными и воспроизводимыми в течение длительного времени. Показания термопары имеют тенденцию дрейфовать из-за химических изменений в датчике (таких как окисление). Линейность RTD и отсутствие дрейфа делают их более стабильными в долгосрочной перспективе.
  
  

Термопары более экономичны, чем термометры сопротивления, из-за более дешевого производственного процесса. В зависимости от количества датчиков, необходимых для вашего использования, это может быть основным фактором. RTD, с другой стороны, обеспечивают более надежный выход. После тщательного определения диапазона и требуемой производительности вы можете выбрать наиболее подходящий тип датчика именно для вас.

Если вы ищете качественные датчики температуры для своего оборудования, вы можете купить их у надежного производителя датчиков термопар на сайте компании Термоэлемент. Мы имеем огромный опыт производства нагревательных систем, и поэтому можем точно понять ваши требования к измерению температуры и подобрать или изготовить максимально подходящие для вас термопары.