Что такое температурные датчики?

Датчики температуры — это устройства, которые используются для измерения температуры твердого тела, жидкости или газа. Они бывают самых разных форм, с уникальными характеристиками и возможностями, поэтому важно выбрать правильный тип датчика для ваших конкретных потребностей. В этой статье подробно рассматриваются преимущества, использование и ключевые особенности различных датчиков температуры. Изучите особенности и использование термометров сопротивления, датчиков с отрицательным температурным коэффициентом и термопар. Найдите точный и надежный датчик температуры для решения своей задачи.

 

 

К преимуществам температурных датчиков относятся:

• Точность: датчики температуры часто обеспечивают высокую точность, поскольку они измеряют температуру напрямую.
• Скорость: термодатчики обычно могут измерять температуру гораздо быстрее, чем традиционные термометры, что позволяет осуществлять мониторинг и контроль в режиме реального времени.
• Повторяемость: температурные датчики обеспечивают стабильные показания каждый раз, когда их используют. Это может быть особенно важно в отраслях, где точный контроль температуры имеет решающее значение.
• Долговечность: многие датчики температуры предназначены для работы в суровых условиях, что делает их прочными и долговечными.
• Универсальность: термодатчики выпускаются в различных формах, что позволяет измерять температуру жидкостей, твердых тел и газов.
• Удаленный мониторинг: некоторые датчики температуры можно подключить к системам регистрации данных или другому оборудованию для мониторинга, что позволяет удаленно контролировать данные о температуре.

Как работают датчики температуры?

Существует множество различных типов температурных датчиков, и принцип работы датчика зависит от его конструкции и типа. Как правило, датчик температуры работает, определяя что-то, что с ним контактирует. Например, термодатчик ощущает изменение характеристик объекта или окружающей среды. Чувствительные элементы обычно изготавливаются из материала, который реагирует на изменение температуры, например полупроводника или керамики. В зонде имеется либо контактный датчик, где требуется физический контакт, либо бесконтактный датчик, где для измерения на расстоянии используется инфракрасный датчик. Сам датчик подключен к считывающему устройству, которое может преобразовывать такие данные, как напряжение, в показания температуры.

Типы температурных датчиков

Наиболее распространенные типы температурных датчиков:

• Термопары
• RTD (резистивные датчики температуры)
• NTC (отрицательный температурный коэффициент)

Правильный тип зонда будет зависеть от конкретных потребностей применения.

Термопары

Термопара представляет собой комбинацию двух проводов из разных металлов. Когда соединение между металлами испытывает изменение температуры, генерируется небольшое электрическое напряжение. Величину индуцированного напряжения можно использовать для определения температуры.

 

 

Термопары имеют широкий температурный диапазон. Высокая точность, а также быстрое время отклика означают, что термопары используются в самых разных условиях: от промышленных температурных датчиков до измерения температуры пищевых продуктов.

Ключевые факторы, которые помогут вам выбрать термопару, включают в себя:

• Тип: Тип термопары, которую вы выберете, будет зависеть от конкретных требований вашего применения. Некоторые из наиболее распространенных типов включают тип K, тип J, тип L, тип E и тип N.
• Диапазон температур: Широкий диапазон измерений является преимуществом термопар. Выберите диапазон, подходящий для вашей задачи
• Стиль соединения: термопары доступны с различными стилями соединения, включая открытые соединения, заземленные соединения и незаземленные соединения.
• Материал оболочки: термопары доступны с различными материалами оболочки, включая нержавеющую сталь, инконель и другие.

Датчик температуры RTD

Датчик температуры RTD (датчик температуры сопротивления) использует электрическое сопротивление для измерения температуры. RTD используются в промышленности, включая управление и мониторинг технологических процессов, а также калибровку температуры. Термометры сопротивления известны своей высокой точностью, повторяемостью и стабильностью, что делает их идеальным выбором для применений, где точный контроль температуры имеет решающее значение.

В датчиках этого типа используется мостовая схема Уитстона для измерения изменения сопротивления, вызванного любым изменением температуры. Впервые он был разработан Сэмюэлем Хантером Кристи, а затем популяризирован Чарльзом Уитстоном. Схема в форме ромба сравнивает неизвестное сопротивление с известным сопротивлением и использует два плеча моста для балансировки сопротивления и получения нулевого выходного сигнала. Эта конструкция обеспечивает высокоточные измерения и используется в важнейших промышленных и научных сценариях, где точность важна.

 

 

При выборе RTD учитывайте следующие особенности:

• Материал: Материал элемента RTD влияет на точность, стабильность и долгосрочную работу датчика. Платина, никель и медь являются наиболее часто используемыми металлами для термометров сопротивления.
• Точность: На точность термометра сопротивления могут влиять несколько факторов, в том числе материал элемента термометра сопротивления, размер и геометрия элемента, а также стабильность мостовой схемы Уитстона.
• Время отклика: Время отклика температурного датчика RTD относится к времени, которое требуется датчику для достижения окончательных показаний после ступенчатого изменения температуры.
• Рабочий диапазон: RTD обычно имеют более широкий рабочий диапазон, чем другие типы температурных датчиков, что делает их пригодными для различных применений.
• Тип разъема: RTD доступны с различными типами разъемов, включая винтовые клеммы, вставные разъемы и другие.
• Защита окружающей среды: RTD доступны с различными вариантами защиты окружающей среды, включая защиту от влаги, вибрации и электромагнитных помех.

Датчик температуры NTC

Датчик температуры NTC (отрицательный температурный коэффициент) использует термистор для измерения температуры. Сопротивление этого компонента будет уменьшаться при повышении температуры. Изменения сопротивления можно использовать для измерения температуры.

Датчики температуры NTC обычно используются в различных приложениях, включая контроль температуры, мониторинг температуры и температурную компенсацию. Датчики NTC известны своим быстрым временем отклика, высокой чувствительностью и низкой стоимостью, что делает их привлекательным выбором для многих сфер применения.

Помимо точности, рабочего диапазона и типа разъема, при выборе датчика температуры NTC учитывайте следующее:

• Материал: термисторы NTC обычно изготавливаются из керамики или полимеров.
• Чувствительность к изменениям температуры.

Калибровка температурных датчиков

Калибровка является важным шагом в обеспечении точности и надежности температурных датчиков. Этот процесс включает в себя сравнение показаний датчика температуры с известным стандартом и его корректировку по мере необходимости, чтобы обеспечить точные и последовательные измерения.

 

 

Существует два основных метода калибровки температурных датчиков:

• Сравнительная калибровка.
   В этом методе датчик температуры сравнивается с известным эталоном, например эталонным термометром, при нескольких различных температурах. Если показания зонда отличаются от показаний эталонного термометра, зонд можно регулировать до тех пор, пока он не будет обеспечивать показания, находящиеся в пределах допустимого диапазона допуска.
• Контурная калибровка.
  В этом методе датчик температуры погружается в контролируемую среду, например, в температурную баню, где температура поддерживается на постоянном уровне. Показания температуры зонда сравниваются с показаниями температуры ванны, и при необходимости зонд настраивают, чтобы обеспечить получение показаний, находящихся в пределах допустимого диапазона допуска.

Независимо от используемого метода важно регулярно калибровать датчики температуры, чтобы гарантировать, что они продолжают обеспечивать точные и последовательные измерения. Частота калибровки будет зависеть от конкретных требований проекта и стабильности датчика.

 

Помимо регулярной калибровки, датчики температуры следует регулярно проверять и обслуживать, чтобы гарантировать их хорошее рабочее состояние, а также выявлять и устранять любые потенциальные проблемы до того, как они станут серьезными. Если вам нужны качественные термодатчики – обращайтесь к нам!