Термодвойката е температурен сензор с много приложения, използван за контактно измерване на температурата. Той е един от съставните елементи на термодвойка температурна сонда, измервателно устройство, чиито основни елементи са сензорът и устройството за четене на данни. Обикновено има екран с течни кристали. Често наричана термостат, термодвойката е един от най-използваните сензори. Наред с инфрачервения сензор и термистора, чието съпротивление зависи от температурата. Предимствата на термодвойката са нейната здравина, достъпна цена, скорост на реакция. Но също и способността му да измерва в широки температурни диапазони.
Как работи сензорът за термодвойка?
Работата на термодвойката се основава на явление, наречено термоелектрически ефект на Seebeck. Това явление се проявява чрез появата на електрическо напрежение в отворена верига. Често се състои от два проводими материала от различно естество по време на температурна промяна . Преобразуването на напрежението в температура се извършва с помощта на коефициента на Seebeck в зависимост от вида на термодвойката. Предпазните мерки, които трябва да се вземат за оптимална работа на термодвойките, са изборът на подходящия тип според приложението и вида на съединението. Отчитането на електромагнитните смущения също е важно.
Измерване на температура с помощта на термодвойка
Сензорът за термодвойка съдържа два проводника от различни проводящи метали, свързани заедно чрез съединение, наречено гореща точка. Студената точка, свързана с устройството, е другият край. Когато горещата точка е изложена на топлина или студ, електронната плътност на всяка метална жица се променя. Електрическият ток, който преминава през сензора, се появява благодарение на температурната разлика, която съществува между горещата и студената точка. За да измерите температурата с термодвойка точно, трябва или да поддържате студената точка на 0°C. Или настройте така наречената компенсация на студения кръстовище.
Термодвойката се предлага в различни типове
Има няколко вида термодвойки, които предлагат различни диапазони на измерване на температурата и са подходящи за няколко типа приложения. Изборът на подходящия тип сонда за термодвойка зависи от околната среда и бюджета, определен за покупката. Основно използваните 8 вида сензори термодвойки са обхванати от европейския стандарт IEC 60584.1 Някои видове съдържат неблагородни метали и следователно са евтини. Типовете B, R и S са направени от благородни метали като платина, което прави цената им по-висока.
Какво влияе на времето за реакция на термодвойката?
Времето за реакция на термодвойките варира според дизайна им, а не според типа им. Характеристиките, които влияят върху скоростта на реакция на тези сензори, са множество. Има защита на сондата, метода на свързване или дори свързващия кабел. Колкото по-директен е контактът със средата, чиято температура желаем да измерим, толкова по-бърза е реакцията на измервателните сонди. Поради това термодвойка без метален корпус или защитна обвивка дава бърз отговор. Голите проводници могат да бъдат подложени на корозия в зависимост от техния материал и околната среда, така че всяка характеристика трябва да бъде избрана внимателно.
Таблици за преобразуване
Таблица за преобразуване на термодвойки или е инструмент за преобразуване на електродвижеща сила (emf) в температура в градуси по Целзий или Фаренхайт. Той също така позволява калибриране на термичната сонда чрез сравняване на полученото напрежение с очакваната температура. За да прочетете таблици за преобразуване на термодвойки, трябва да знаете вида на използваната термодвойка, като всеки тип има свой собствен коефициент на Seebeck. За да прочетем таблицата, съпоставяме потенциалната разлика, отбелязана с температурата в градуси по Целзий или Фаренхайт.
Криви на термодвойките
Алтернатива на представяне на съотношението напрежение/температура в таблична форма е графиката. Температурата е по абсцисата, а напрежението по ординатата. Връзката между двете не е линейна, а образува крива. Всеки тип термодвойка има отделна крива която позволява вариациите между двете данни да бъдат визуално оценени. Кривите на термодвойките, подобно на таблиците, се базират на напрежението, записано на сензора, когато студената точка е 0°C. Следователно е необходимо тази заварка да се поддържа във вана с разбъркана ледена вода или да се извърши компенсация. Тази техника включва оставяне на студената точка на стайна температура. След това измерваме тази температура и я преобразуваме в напрежение, за да добавим коригиращ коефициент към крайното изчисление.
Обхвати на измерване
Ако термодвойката е най-разпространеният тип сензор в промишлеността, това е до голяма степен защото позволява измерването на широк диапазон от температури. В зависимост от типа може да измерва температури от -200°C до 1800°C. Термодвойките, способни да измерват много ниски температури, са типове K, J, T и N. За високи температури се използват типове N, S, R и B. За да изберете термодвойка, подходяща за конкретно приложение, температурният диапазон, който ще се измерва, и диапазонът на измерване на типа термодвойка трябва да съвпадат.
Калибриране на термодвойка
Това, което наричаме калибриране или калибриране на термодвойката е процедура, състояща се от проверка дали напрежението, посочено на волтметъра на термичната сонда, съответства на правилната температура в таблицата за преобразуване . За целта точката на измерване трябва да е при температура, която е известна със сигурност. Проведените тестове позволяват да се провери точността на сондата в различни точки от нейния обхват на измерване. Ако резултатите показват несъответствие между напрежението и съответната температура в таблицата за преобразуване, трябва да се добави коригиращ коефициент при използване на сензора. Неправилните стойности могат да означават повреда на елемент от сондата, като например самия сензор, конектора или записващото устройство.
Как се извършват тестове на термодвойка?
Тестването е една от основните стъпки на калибрирането. Препоръчително е да тествате термодвойка, когато сондата претърпи промяна в заданието, редовно в зависимост от интензивността на нейната употреба или в случай на съмнение за грешка. Процедурите, които обикновено се прилагат за тестване на термодвойки, следват препоръките на ASTM (Американското общество за изпитване и материали) за калибриране на термодвойки. Възможни са две опции, калибриране чрез сравнение или фиксирана точка. За сравнение, ние извършваме измерване на температурата със сондата, която ще се тества, както и с референтен сензор, за който знаем, че е надежден. Във фиксирани точки сензорът е изложен на температурата на тройната точка на водата.
Говорете с един от нашите съветници, за да изберете оборудването, което е най-подходящо за вашия проект. Ние предлагаме богат избор от температурни сонди, както и услуга за проектиране по поръчка.
Продължете с термодвойките
За да стигнем по-нататък по темата за термодвойките, ние също препоръчваме тези статии:
- Категория сонди за термодвойки
- Какви са различните видове термодвойки
- Калибриране на термодвойка
- Как измерваме температурата с помощта на термодвойка?
- Време за реакция на термодвойки по тип
- Криви на термодвойките по тип
- Как да тествам термодвойка?
- Диапазон на измерване на термодвойка
- Таблица за преобразуване на термодвойки
- Как работи термодвойката?
