เซ็นเซอร์อุณหภูมิตัวไหนดีกว่าเกณฑ์การเลือกเซ็นเซอร์

หากนี่เป็นครั้งแรกที่คุณประสบปัญหาในการเลือกเซ็นเซอร์สำหรับวัดอุณหภูมิการเลือกเซ็นเซอร์ที่มีราคาถูกและเชื่อถือได้อาจเป็นปัญหาที่แท้จริงสำหรับคุณ

ก่อนอื่นจำเป็นต้องค้นหารายละเอียดต่อไปนี้: ช่วงอุณหภูมิที่คาดหวังของการวัดความแม่นยำที่ต้องการไม่ว่าจะเป็นเซ็นเซอร์ที่อยู่ภายในตัวกลาง (ถ้าไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องวัดอุณหภูมิรังสี) เงื่อนไขจะถือว่าปกติหรือก้าวร้าวเป็นไปได้ สำเร็จการศึกษาเป็นหน่วยองศาหรือสามารถรับสัญญาณที่จะถูกแปลงเป็นค่าอุณหภูมิ

สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่คำถามที่ไม่ได้ใช้งานตอบว่าผู้บริโภคคนใดมีโอกาสเลือกเซ็นเซอร์อุณหภูมิที่เหมาะสมกับตัวเองซึ่งอุปกรณ์ของเขาจะทำงานได้อย่างดีที่สุด แน่นอนว่ามันเป็นไปไม่ได้ที่จะตอบคำถามที่ว่าเซ็นเซอร์อุณหภูมินั้นดีกว่ากันมากเพียงใดและชัดเจนตัวเลือกที่ผู้บริโภคยังคงต้องทำคือต้องทำความคุ้นเคยกับคุณสมบัติของเซ็นเซอร์แต่ละประเภทเป็นอันดับแรก

ที่นี่เราจะให้ภาพรวมโดยย่อของเซ็นเซอร์อุณหภูมิสามประเภทหลัก ๆ (ที่พบมากที่สุด): เครื่องวัดอุณหภูมิความต้านทานเทอร์มิสเตอร์หรือเทอร์โมคัปเปิล ในขณะเดียวกันก็เป็นสิ่งสำคัญที่ผู้บริโภคจะต้องเข้าใจในทันทีว่าความแม่นยำของข้อมูลอุณหภูมิที่ได้นั้นขึ้นอยู่กับเซ็นเซอร์และตัวแปลงสัญญาณ - ทั้งเซ็นเซอร์หลักและตัวแปลงมีส่วนทำให้เกิดความไม่แน่นอน

บางครั้งเมื่อเลือกอุปกรณ์พวกเขาให้ความสนใจเฉพาะคุณลักษณะของตัวแปลงโดยลืมว่าเซ็นเซอร์ต่าง ๆ จะให้ส่วนประกอบเพิ่มเติมที่แตกต่างกัน (ขึ้นอยู่กับประเภทของเซ็นเซอร์ที่เลือก) ซึ่งจะต้องนำมาพิจารณาเมื่อรับข้อมูล

เครื่องวัดอุณหภูมิต้านทาน - หากคุณต้องการความแม่นยำสูง

ในกรณีนี้องค์ประกอบการตรวจจับเป็นตัวต้านทานฟิล์มหรือลวดพร้อมการพึ่งพาความต้านทานต่ออุณหภูมิที่ทราบกันดีอยู่ในกล่องเซรามิกหรือโลหะ ได้รับความนิยมมากที่สุดคือแพลตตินัม (สัมประสิทธิ์อุณหภูมิสูง) แต่ยังใช้นิกเกิลและทองแดงด้วย ช่วงและความคลาดเคลื่อนรวมทั้งการพึ่งพาความต้านทานต่ออุณหภูมิสำหรับเครื่องวัดอุณหภูมิความต้านทานมาตรฐานสามารถอ่านได้โดยการอ่าน GOST 6651-2009

ข้อดีของเทอร์โมมิเตอร์ประเภทนี้คือช่วงอุณหภูมิกว้างมีความเสถียรสูงเปลี่ยนได้ดี เครื่องวัดอุณหภูมิต้านทานแพลทินัมฟิล์มโดยเฉพาะอย่างยิ่งทนต่อการสั่นสะเทือน แต่พวกเขามีช่วงการทำงาน

องค์ประกอบที่ปิดสนิทของ TS นั้นผลิตขึ้นเป็นองค์ประกอบที่มีความละเอียดอ่อนแยกต่างหากสำหรับเซ็นเซอร์ขนาดเล็กอย่างไรก็ตามทั้งเครื่องวัดอุณหภูมิความต้านทานและเซ็นเซอร์นั้นมีความโดดเด่นด้วยหนึ่งสัมพัทธ์ลบ - พวกเขาต้องการระบบสามสายหรือสี่สายสำหรับการทำงาน

แต่ถึงกระนั้นการเคลือบของซองปิดผนึกควรเหมาะสมกับเงื่อนไขที่เลือกไว้เพื่อที่ความผันผวนของอุณหภูมิจะไม่นำไปสู่การทำลายชั้นซีลของเซ็นเซอร์ ความอดทนมาตรฐานของเครื่องวัดอุณหภูมิแบบแพลตตินัมไม่เกิน 0.1 ° C แต่การสำเร็จการศึกษาเป็นรายบุคคลสามารถบรรลุความแม่นยำ 0.01 ° C

เครื่องวัดอุณหภูมิแบบแพลทินัมอ้างอิง (GOST R 51233-98) มีความแม่นยำสูงกว่าความแม่นยำของพวกเขาถึง 0.002 ° C แต่ต้องจัดการด้วยความระมัดระวังเนื่องจากไม่สามารถสั่นได้ นอกจากนี้ค่าใช้จ่ายสูงกว่าเครื่องวัดอุณหภูมิต้านทานทองคำขาวสิบเท่า

ปรอทวัดไข้ความต้านทานเหล็กโรเดียมเหมาะสำหรับการวัดภายใต้อุณหภูมิแช่แข็ง การพึ่งพาอุณหภูมิที่ผิดปกติของโลหะผสมและ TCR ต่ำทำให้เครื่องวัดอุณหภูมิทำงานที่อุณหภูมิ 0.5 K ถึง 500 K และความเสถียรที่ 20 K ถึง 0.15 mK / ปี

องค์ประกอบที่มีความละเอียดอ่อนเชิงโครงสร้างของเครื่องวัดอุณหภูมิความต้านทานคือเกลียวสี่ชิ้นวางรอบท่ออลูมิเนียมออกไซด์ปกคลุมด้วยผงอลูมิเนียมออกไซด์บริสุทธิ์ แยกกันจากกันและเกลียวตัวเองเป็นหลักการป้องกันการสั่นสะเทือน การปิดผนึกด้วยการเคลือบหรือซีเมนต์ที่เลือกมาเป็นพิเศษโดยใช้อลูมินาเดียวกัน ช่วงทั่วไปสำหรับองค์ประกอบลวดอยู่ในช่วง -196 ° C ถึง +660 ° C

องค์ประกอบที่สอง (ราคาแพงกว่าใช้ในโรงงานนิวเคลียร์) เป็นโครงสร้างกลวงซึ่งมีความเสถียรของพารามิเตอร์สูงมาก องค์ประกอบคือแผลบนถังโลหะพื้นผิวของถังถูกปกคลุมด้วยชั้นของอลูมิเนียมออกไซด์ ตัวถังทำจากโลหะชนิดพิเศษคล้ายกับค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนถึงแพลตตินั่ม เครื่องวัดอุณหภูมิองค์ประกอบกลวงมีค่าใช้จ่ายสูงมาก

ตัวเลือกที่สามคือองค์ประกอบแบบฟิล์มบาง แพลตตินั่มบาง ๆ (ตามลำดับ 0.01 ไมครอน) ถูกนำไปใช้กับพื้นผิวเซรามิกซึ่งถูกเคลือบด้วยกระจกหรืออีพ็อกซี่

นี่คือองค์ประกอบที่ถูกที่สุดสำหรับเครื่องวัดอุณหภูมิความต้านทาน ขนาดเล็กและน้ำหนักเบา - ข้อได้เปรียบหลักขององค์ประกอบแบบฟิล์มบาง เซ็นเซอร์ดังกล่าวมีความต้านทานสูงประมาณ 1 kΩซึ่งขัดแย้งกับปัญหาการเชื่อมต่อแบบสองสาย อย่างไรก็ตามความเสถียรขององค์ประกอบบางนั้นด้อยกว่าลวด ช่วงทั่วไปสำหรับองค์ประกอบภาพยนตร์อยู่ที่ -50 ° C ถึง +600 ° C

เกลียวที่ทำจากลวดแพลตินัมที่เคลือบด้วยแก้วเป็นตัวเลือกของเทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทานลวดที่มีราคาแพงมากซึ่งถูกปิดผนึกอย่างดีมากทนต่อความชื้นสูง แต่ช่วงอุณหภูมิค่อนข้างแคบ

เทอร์โมคับเปิล - สำหรับวัดอุณหภูมิสูง

หลักการของการทำงานของเทอร์โมคัปเปิลถูกค้นพบในปี ค.ศ. 1822 โดยโทมัสซีเบคสามารถอธิบายได้ดังต่อไปนี้: ในตัวนำของวัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกันกับตัวพาประจุฟรี ดังนั้นในวงจรปิดของวัสดุที่แตกต่างกันภายใต้เงื่อนไขของความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างรอยต่อจะเกิดกระแสไฟฟ้าขึ้น

สูตรที่สองให้ความเข้าใจที่แม่นยำยิ่งขึ้น หลักการของเทอร์โมคัปเปิลในขณะที่ครั้งแรกสะท้อนให้เห็นถึงสาระสำคัญของการสร้างเทอร์โมอิเล็กทริกและบ่งชี้ข้อ จำกัด ความแม่นยำที่เกี่ยวข้องกับเทอร์โมอิเล็กทริกความหลากหลาย: ตลอดความยาวของเทอร์โมอิเล็กโทรโร ตำแหน่งเซ็นเซอร์

เทอร์โมคับเปิลมอบช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้างที่สุดและที่สำคัญที่สุดคือมีอุณหภูมิการทำงานสูงสุดของเซ็นเซอร์อุณหภูมิแบบสัมผัสทุกประเภท จุดต่อสามารถต่อลงดินหรือสัมผัสกับวัตถุที่ศึกษาได้อย่างใกล้ชิด เรียบง่ายน่าเชื่อถือและทนทาน - นี่คือเซ็นเซอร์ที่ใช้เทอร์โมคับเปิล ช่วงและความคลาดเคลื่อนพารามิเตอร์เทอร์โมอิเล็กทริกของเทอร์โมคับเปิลสามารถอ่านได้จากการอ่าน GOST R 8.585-2001

เทอร์โมคับเปิลยังมีข้อเสียที่ไม่เหมือนใคร:

• พลังงานเทอร์โมอิเล็กทริกเป็นแบบไม่เชิงเส้นซึ่งสร้างปัญหาในการพัฒนาตัวแปลงสำหรับพวกเขา

• วัสดุของอิเล็กโทรดต้องการการปิดผนึกที่ดีเนื่องจากความเฉื่อยทางเคมีเนื่องจากความอ่อนแอต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

• ความแตกต่างของเทอร์โมอิเล็กทริกเนื่องจากการกัดกร่อนหรือกระบวนการทางเคมีอื่น ๆ เนื่องจากองค์ประกอบมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยบังคับให้เปลี่ยนการสอบเทียบ ความยาวขนาดใหญ่ของตัวนำทำให้เกิดเสาอากาศและทำให้เทอร์โมคัปเปิลเสี่ยงต่อสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

• คุณภาพของฉนวนแปลงเป็นสิ่งสำคัญมากถ้าต้องการความเฉื่อยต่ำจากเทอร์โมคัปเปิลที่มีทางแยกกราวด์

เทอร์โมคับเปิลโลหะโนเบิล (PP-Platinum-Rhodium-Platinum, PR-Platinum-Rhodium-Platinum-Rhodium) มีความแม่นยำสูงความแตกต่างของเทอร์โมอิเล็กทริกน้อยกว่าเทอร์โมคัปเปิลของโลหะพื้นฐาน เทอร์โมคับเปิลเหล่านี้ทนต่อการเกิดออกซิเดชันดังนั้นจึงมีความเสถียรสูง

ที่อุณหภูมิสูงถึง 50 ° C พวกมันจะให้ผลลัพธ์เป็น 0 ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องตรวจสอบอุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อเย็น ค่าใช้จ่ายสูงความไวต่ำ - 10 μV / K ที่ 1,000 ° C Inhomogeneity ที่ 1100 ° C - ในภูมิภาค 0.25 °С การปนเปื้อนและการเกิดออกซิเดชันของขั้วไฟฟ้าทำให้เกิดความไม่เสถียร (โรเดียมจะถูกออกซิไดซ์ที่อุณหภูมิ 500 ถึง 900 ° C) ดังนั้นความเป็นไปได้ของกระแสไฟฟ้ายังคงปรากฏ คู่ของโลหะบริสุทธิ์ (ทองคำขาว - แพลเลเดียมทองคำขาว) มีเสถียรภาพที่ดีกว่า

เทอร์โมคับเปิลที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมมักทำจากโลหะฐาน พวกเขามีราคาไม่แพงและทนต่อการสั่นสะเทือน ความสะดวกเป็นพิเศษคือขั้วไฟฟ้าที่ปิดผนึกด้วยสายเคเบิลที่มีฉนวนกันความร้อนแร่ - พวกเขาสามารถติดตั้งในสถานที่ที่ยากลำบาก เทอร์โมคับเปิลมีความไวสูง แต่ความต่างของเทอร์โมอิเล็กทริกเป็นข้อเสียของรุ่นราคาถูก - ข้อผิดพลาดสามารถถึง 5 องศาเซลเซียส

การสอบเทียบเป็นระยะของอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการนั้นไม่มีประโยชน์มันจะมีประโยชน์มากกว่าในการตรวจสอบเทอร์โมคัปเปิล ณ สถานที่ติดตั้ง คู่ที่มีความร้อนมากที่สุดคือ nisil / nichrosil องค์ประกอบหลักของความไม่แน่นอนคือการคำนึงถึงอุณหภูมิของชุมทางเย็น

อุณหภูมิสูงถึง 2,500 ° C วัดโดยทังสเตนเทอร์โมคัปเปิล มันเป็นสิ่งสำคัญที่นี่เพื่อกำจัดปัจจัยออกซิไดซ์ซึ่งพวกมันใช้กับก๊าซเฉื่อยปิดผนึกพิเศษรวมถึงโมลิบดีนัมและแทนทาลัมครอบคลุมด้วยฉนวนที่มีแมกนีเซียมออกไซด์และเบริลเลียมออกไซด์ และที่สำคัญที่สุดคือการใช้เทอร์โมคัปเปิลสำหรับพลังงานนิวเคลียร์ภายใต้เงื่อนไขการไหลของนิวตรอน

สำหรับเทอร์โมคับเปิลแน่นอนว่าไม่จำเป็นต้องใช้ระบบสามสายหรือสี่สาย แต่จำเป็นต้องใช้สายชดเชยและสายต่อซึ่งจะอนุญาตให้ส่งสัญญาณ 100 เมตรไปยังอุปกรณ์วัดที่มีข้อผิดพลาดน้อยที่สุด

สายต่อทำจากโลหะชนิดเดียวกับเทอร์โมคัปเปิลและสายชดเชย (ทองแดง) ใช้สำหรับเทอร์โมคับเปิลโลหะชั้นสูง (สำหรับแพลตตินัม) สายชดเชยจะกลายเป็นแหล่งที่มาของความไม่แน่นอนของคำสั่งของ 1-2 ° C กับความแตกต่างของอุณหภูมิขนาดใหญ่อย่างไรก็ตามมีมาตรฐาน IEC 60584-3 สำหรับสายชดเชย

เทอร์มิสเตอร์ - สำหรับช่วงอุณหภูมิขนาดเล็กและการใช้งานพิเศษ

เทอร์มิสเตอร์ พวกเขาเป็นเครื่องวัดอุณหภูมิความต้านทานที่แปลกประหลาด แต่ไม่ใช่คนลวด แต่เผาในรูปแบบของโครงสร้างหลายเฟสบนพื้นฐานของออกไซด์โลหะผสมการเปลี่ยนแปลง ข้อได้เปรียบหลักของพวกเขาคือขนาดเล็กความหลากหลายของรูปแบบต่าง ๆ ความเฉื่อยต่ำต้นทุนต่ำ

เทอร์มิสเตอร์มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเป็นลบ (NTC) หรือบวก (PTC) NTC และ RTS ที่ใช้กันทั่วไปส่วนใหญ่จะใช้สำหรับช่วงอุณหภูมิที่แคบมาก (หน่วยองศา) ในระบบตรวจสอบและเตือนภัย เทอร์มิสเตอร์ความเสถียรที่ดีที่สุดอยู่ในช่วงตั้งแต่ 0 ถึง 100 ° C

เทอร์มิสเตอร์อยู่ในรูปของดิสก์ (สูงสุด 18 มม.), ลูกปัด (สูงสุด 1 มม.), ฟิล์ม (ความหนาไม่เกิน 0.01 มม.), ทรงกระบอก (สูงสุด 40 มม.) เซ็นเซอร์เทอร์มิสเตอร์ขนาดเล็กช่วยให้นักวิจัยสามารถวัดอุณหภูมิได้แม้ในเซลล์และหลอดเลือด

เทอร์มิสเตอร์เป็นส่วนใหญ่ในความต้องการสำหรับการวัดอุณหภูมิต่ำเนื่องจากความไม่รู้สึกสัมพัทธ์กับสนามแม่เหล็ก เทอร์มิสเตอร์บางประเภทมีอุณหภูมิในการทำงานสูงถึงลบ 100 ° C

โดยทั่วไปเทอร์มิสเตอร์เป็นโครงสร้างหลายเฟสที่ซับซ้อนซึ่งถูกเผาที่อุณหภูมิประมาณ 1200 ° C ในอากาศจากเม็ดไนเตรตและออกไซด์ของโลหะ เสถียรที่สุดที่อุณหภูมิต่ำกว่า 250 ° C เป็นเทอร์มิสเตอร์ NTC ที่ทำจากนิกเกิลและแมกนีเซียมออกไซด์หรือนิกเกิลแมกนีเซียมและโคบอลต์

การนำความร้อนที่เฉพาะเจาะจงของเทอร์มิสเตอร์ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของมันในระดับของการเกิดออกซิเดชันในการปรากฏตัวของสารเติมแต่งในรูปแบบของโลหะเช่นโซเดียมหรือลิเธียม

เทอร์มิสเตอร์ชนิดลูกปัดขนาดเล็กถูกนำไปใช้กับสองขั้วแพลทินัมแล้วเคลือบด้วยแก้วสำหรับเทอร์มิสเตอร์ดิสก์ตัวนำจะถูกบัดกรีไปยังการเคลือบแพลตตินัมของดิสก์

ความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์สูงกว่าเทอร์มิสเตอร์ความต้านทานโดยปกติจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 1 ถึง 30 kOhm ดังนั้นระบบสองสายจึงเหมาะสำหรับที่นี่ อุณหภูมิขึ้นอยู่กับความต้านทานใกล้กับเลขชี้กำลัง

เทอร์มิสเตอร์ดิสก์สามารถใช้แทนกันได้ดีที่สุดในช่วงตั้งแต่ 0 ถึง 70 ° C ภายในข้อผิดพลาด 0.05 ° C Bead - ต้องการการสอบเทียบแต่ละครั้งของตัวแปลงสัญญาณสำหรับแต่ละอินสแตนซ์ เทอร์มิสเตอร์จะจบการศึกษาในเทอร์โมสตัทเหลวเปรียบเทียบพารามิเตอร์กับเทอร์โมมิเตอร์ต้านทานทองคำขาวที่เหมาะสมในขั้นตอน 20 ° C ในช่วงตั้งแต่ 0 ถึง 100 ° C ดังนั้นจึงเกิดข้อผิดพลาดไม่เกิน 5 mK