Целостность датчика обеспечивает точность измерения температуры

Независимо от того, измеряете ли вы температуру или контролируете ее, все начинается с датчика. Лучшие датчики позволяют лучше измерять технологические процессы. Эта функция первоначально появилась в майском выпуске журнала InTech Focus Температура и давление за 2022 год.

Хотя не каждое измерение температуры является высокоточным измерением, можно применить передовой опыт для устранения дрейфа датчика в начале установки. Это помогает пользователям достигать оптимальных результатов, избегая при этом простоев или устранения неполадок, которые могут возникнуть в результате будущего отклонения во время работы. На точность системы измерения температуры влияет несколько факторов: точность отдельного датчика, удлинительный провод и измерительные устройства. Приступая к проекту, связанному с измерением или контролем температуры, примите во внимание следующие основные практические правила:

Наиболее распространенные датчики температуры, пригодные для измерения и контроля температуры, включают термопары, резистивные датчики температуры (RTD), термисторы и датчики на основе полупроводников. Здесь обсуждаются только термопары, термометры сопротивления и удаленный ввод/вывод (I/O).

Термопары (T/C) являются наиболее распространенными датчиками измерения температуры, используемыми в США для управления технологическими процессами. Использование T/C является проверенной технологией в промышленности. Они надежны, относительно недороги и просты в использовании.

Теоретически для изготовления термопары можно использовать любые два разных типа проводящего материала. Однако используются лишь некоторые комбинации. Критерии комбинаций материалов, выбранных для использования в термопарах, включают величину их относительного коэффициента Зеебека, химическую стабильность, металлургическую стабильность, прочность, пластичность и стоимость. В США установлено восемь стандартных типов термопар. Американский национальный институт стандартов (ANSI) ) присвоил этим восьми типам буквенные обозначения: T, J, K, E, N, S, R и B (табл. 1). Обозначения основаны на зависимости напряжения от температуры для этих термопар. Обозначения не основаны на их составе. Термопары, построенные по стандарту ASTM E230, более точны. Стандарт ASTM E320 определяет точность термопар.

Датчики термопары, изготовленные по стандарту ASTM E230, более точны. Стандарт ASTM E320 определяет точность термопар, как показано ниже в Таблице 2.

Термопары могут быть изготовлены из проволоки премиум-класса или специального сорта, что снижает погрешность вдвое. Премиальное/специальное обозначение указывает на то, что эта проволока изготовлена ​​из смеси сплавов более высокой чистоты. Даже при использовании термопар высшего/специального класса компания Moore Industries рекомендует, когда это возможно, использовать термометры сопротивления вместо термопар, поскольку их точность, повторяемость и стабильность превосходят показатели термопар. При сравнении данных по точности в таблице 3 и таблице 2, обратите внимание, что погрешность снижается вдвое благодаря использованию датчиков премиум-класса. Если необходимо использовать T/C, премиум-класс обеспечивает большую стабильность при незначительной разнице в стоимости. Проблема, постоянно наблюдаемая в термопарах, — это загрязнение проводов. По мере загрязнения ошибка постепенно увеличивается до такой степени, что возникает необходимость замены датчика.

Каждый раз, когда удлинительный провод термопары подключается к термопаре, это вносит большую неопределенность в измерения (Таблица 4). Если удлинительный провод термопары будет подвергаться воздействию температур, выходящих за пределы указанных диапазонов, рассмотрите возможность использования вместо него настоящего провода термопары. Помимо неопределенности, удлинительный провод термопары чувствителен к радиочастотным помехам (RFI) и электромагнитным помехам (EMI). Удлинительный провод для термопар типов J и K добавляет еще одну погрешность ±2,2°C (±4,0°F), если провод чистый и незагрязненный. Кроме того, удлинительный провод термопары имеет тенденцию вести себя как антенна для радиопомех и электромагнитных помех. Используйте передовые методы, чтобы исключить помехи из этих низкоуровневых мВ-сигналов. Удлинительный провод термопары придет в негодность до момента замены; замена его на большее количество удлинительного провода увековечивает цикл замены удлинительного провода термопары. Однако удлинительный провод T/C премиум-класса снижает потенциальную ошибку вдвое, и его следует выбирать. Если удлинительный провод подвергается воздействию температур, выходящих за пределы, указанные в Таблице 3, неопределенность возрастает. Удлинительный провод премиум-класса по-прежнему допускает возможность ошибки, если металлы загрязняются в результате воздействия воздуха. Рекомендуется убрать удлинительный провод термопары как можно ближе к термопаре, установив либо датчики температуры, либо удаленный ввод-вывод.