Czujnik temperatury termopary

Jak wybrać termoparę?

Termopary to bardzo popularne czujniki temperatury. Są niedrogie, wymienne, wytrzymałe i mogą mierzyć w szerokim zakresie temperatur. 

Sondy pomiarowe termopar zasadniczo składają się z dwóch różnych metali/stopów. Podczas łączenia będą generować słaby sygnał, jeśli istnieje różnica temperatur między gorącym złączem (pomiarowym) a zimnym złączem lub złączem odniesienia. 

Sygnał zależy tylko od różnicy temperatur. W związku z tym sonda termopary nie może być poprawnie przetestowana, jeśli oba złącza mają tę samą temperaturę. 

Chociaż do wykonania czujnika temperatury można użyć prawie każdego rodzaju metalu, stosuje się szereg standardowych typów, ponieważ mają one przewidywalne napięcia wyjściowe i duże gradienty temperatury.

Istotne jest, aby okablowanie (złącze zimne) do miernika było wykonane z materiału kompensacyjnego lub rozszerzającego o tej samej wartości znamionowej co termopara. Użycie przewodów miedzianych lub innych materiałów spowoduje utratę EMC, a tym samym błąd. 

Prawo metali pośrednich mówi, że trzeci metal włożony pomiędzy dwa odmienne metale złącza termopary nie będzie miał żadnego efektu, pod warunkiem, że oba złącza mają tę samą temperaturę. 

Prawo to jest również ważne przy budowie skrzyżowań. Dopuszczalne jest wykonanie połączenia przez lutowanie dwóch metali, ponieważ lutowanie nie wpłynie na odczyt temperatury. W praktyce złącza termopar wykonuje się poprzez lutowanie ze sobą dwóch metali. Dzięki temu wydajność pomiaru temperatury nie jest ograniczona temperaturą topnienia lutowia.

Czytaj więcej
filtry
8 produktów

Co to jest termopara?

Czujniki są dostępne jako „gołe” termopary, które są niedrogie i zapewniają szybką reakcję. Są one zintegrowane z sondami temperatury lub rurami metalowymi z izolacją mineralną. 

Dostępna jest szeroka gama czujników, odpowiednich do różnych zastosowań pomiarowych (przemysłowych, naukowych, temperatury żywności, badań medycznych itp.). Przy doborze termopary należy wziąć pod uwagę rodzaj czujnika, izolację oraz konstrukcję sondy temperatury. Wszystko to będzie miało wpływ na mierzalny zakres temperatur, dokładność pomiaru i wiarygodność odczytu temperatury.

Krzywa termopary


Termopara typu K (Chromel / Alumel)

Typ K to termopara „ogólnego przeznaczenia”. Jest niedrogi, a ze względu na swoją popularność jest dostępny w szerokiej gamie sond. 

Termopary są dostępne w zakresie temperatur od -200 do +1200 stopni Celsjusza. 

Czułość wynosi około 41uV/°C. 

Użyj Typu K, chyba że masz dobry powód, aby tego nie robić.

Materiał + Chromel / - Alumel

Kolor + żółty / - czerwony

Termopara typu J (żelazo / Constantan)

Ograniczony zakres pomiarowy (-40 do +750°C) sprawia, że ​​ten typ sondy jest mniej popularny niż typ K. 

Podstawowym zastosowaniem tej sondy temperatury jest starszy sprzęt, który nie akceptuje „nowoczesnych” termopar. Typy J nie powinny być używane w temperaturze powyżej 760°C, ponieważ nagła transformacja magnetyczna spowoduje trwałą dekalibrację.

Materiał + żelazo / - Constantan

Kolor biały / czerwony

Termopara typu N (Nicrosil / Nisil)

Wysoka stabilność i odporność na utlenianie sprawia, że ​​typ N nadaje się do pomiarów w wysokich temperaturach bez kosztów platynowych (B, R, S). Zaprojektowana jako udoskonalona sonda pomiarowa termopary typu „K”, staje się coraz bardziej popularna.

Materiał + Nicrosil /

Kolor Nilu + Pomarańczowy / - Czerwony

Wszystkie typy B, R i S są „szlachetnymi” metalowymi termoparami i mają podobne właściwości. 

Te przyrządy pomiarowe są najbardziej stabilne ze wszystkich termopar. Jednak ze względu na niską czułość (około 10uV/0C) są zwykle używane tylko do pomiarów w wysokich temperaturach (>600°C). Wszystkie te czujniki temperatury z metali szlachetnych wymagają ceramicznych osłon ochronnych o wysokiej czystości do użytku w zastosowaniach przemysłowych.

Termopara typu B (platyna / rod)

Nadaje się do pomiarów w wysokich temperaturach do 1800 ° C.

Termopara typu R (platyna/rod)

Ten termoparowy czujnik temperatury nadaje się do pomiarów wysokich temperatur do 1600 ° C. Ma jednak niską czułość (10uV / ° C) i wysoki koszt.

Termopara typu S (platyna / rod)

Ta sonda temperatury jest odpowiednia do pomiarów wysokich temperatur do 1600 ° C. Ze względu na wysoką stabilność typ S jest używany jako standard do pomiaru temperatury topnienia złota (1064,43 ° C).

Instrukcje użycia

Środki ostrożności i uwagi dotyczące stosowania termopar

Większość problemów i błędów pomiaru temperatury wynika z braku zrozumienia działania termopar. 

Te wskaźniki temperatury mogą ulegać starzeniu, a dokładność może się odpowiednio zmieniać, zwłaszcza po długotrwałym wystawieniu na działanie temperatur w skrajnych zakresach ich użytecznego działania. Oto niektóre z najczęstszych problemów do rozważenia.

Problemy z podłączeniem termoparowych urządzeń pomiarowych

Wiele błędów pomiarowych wynika z niezamierzonych połączeń. Każde łączenie dwóch różnych metali spowoduje łączenie. Jeśli chcesz zwiększyć długość przewodu urządzenia pomiarowego, musisz użyć typu przedłużacza (np. Typ K dla termopar typu K). 

Użycie innego rodzaju przewodu spowoduje wyświetlenie złącza czujnika termopary. Stosowane złącza muszą być wykonane z właściwego materiału i należy przestrzegać prawidłowej biegunowości. Każde zwarcie przewodów w gnieździe lub złączu spowoduje utworzenie kolejnego złącza, a przyrząd odczyta tę temperaturę, a nie temperaturę gorącego złącza.

Odporność na ołów

Aby skrócić czas reakcji, termopary są wykonane z cienkiego drutu (w przypadku typów platynowych liczy się również koszt). Może to prowadzić do wysokiej rezystancji systemu pomiarowego, co może uczynić go wrażliwym na szum, a także może powodować błędy ze względu na impedancję wejściową przyrządu pomiarowego. 

Typowy czujnik temperatury odsłoniętego złącza z przewodem 32AWG (0,25 mm) będzie miał rezystancję około 15 omów/metr. Jeśli potrzebne są termopary z cienkimi przewodami lub długimi przewodami, warto trzymać krótkie przewody, a następnie użyć przedłużacza (który jest znacznie grubszy, a więc o mniejszej rezystancji), aby poprowadzić między termoparą a przyrządem pomiarowym.

Ingerencja

Wyjście termopary jest słabym sygnałem, więc jest podatne na zakłócenia elektryczne. Jeśli czujnik znajduje się w hałaśliwym otoczeniu (na przykład w pobliżu silnika elektrycznego), zaleca się użycie ekranowanego kabla przedłużającego. Jeśli podejrzewa się czujnik hałasu, wyłącz wszystkie podejrzane urządzenia i sprawdź, czy zmienia się odczyt.

Nie ma możliwości konserwacji termopary, ale zaleca się zaplanowane kontrole kalibracji.

  • Podczas kalibracji termopary dryfują, ale tempo dryftu zależy od czasu i temperatury.
  • W znanym źródle temperatury sprawdź wyjście termopary ze stopniami termopary C z wykresu.
  • Termopary lub ich okablowanie mogą zwierać się lub otwierać, powodując sygnały błędu. Innym warunkiem uszkodzenia rejestratorów danych lub przetworników jest niska rezystancja izolacji pomiędzy przewodami a uziemieniem, co powoduje uziemienie pętli termopary.

Jeśli termopara wykaże którykolwiek z 3 usterek, należy ją wymienić.

Więcej informacji na temat termopar poniżej!

Zakres temperatury Tabela przeliczeniowa (T°/mV)