Eigenschaften und Klassifizierung von Temperaturfühler
Der Temperaturfühler besteht aus einem temperaturempfindlichen Element und einer Erkennung schaltung. Temperatursensoren können aus Sicht der Verwendung grob in zwei Kategorien unterteilt werden: Kontakttyp und berührungsloser Typ. Ersteres soll ermöglichen, dass der Temperaturfühler das zu messende Objekt direkt berührt, um empfindlich auf Änderungen der Temperatur des zu messenden Objekts zu reagieren. Letzteres besteht darin, den Temperaturfühler in einem bestimmten Abstand vom zu messenden Objekt zu halten und die vom zu messenden Objekt emittierten Infrarotstrahlen zu erfassen und so den Zweck der Temperaturmessung zu erreichen.
Herkömmliche Thermoelemente, Thermowiderstände, Thermistoren und Halbleiter Temperaturfühler wandeln den Temperaturwert über eine bestimmte Schnittstellenschaltung um und geben dann ein analoges Spannungs- oder Stromsignal aus. Mithilfe dieser Spannungs- oder Stromsignale kann eine Messsteuerung erfolgen. Durch die Integration des analogen Temperaturfühler in die digitale Konvertierungsschnittstellenschaltung wird daraus ein digitaler Temperatursensor mit digitaler Ausgangsfähigkeit. Mit der rasanten Entwicklung der Halbleitertechnologie werden nach und nach Halbleiter Temperaturfühler und entsprechende Umwandlungsschaltungen, Schnittstellenschaltungen und verschiedene andere Funktionsschaltungen integriert, um einen leistungsstarken, genauen und kostengünstigen digitalen Temperaturfühler zu bilden.
Eigenschaften des Temperaturfühler
Ein Temperaturfühler ist ein Gerät, das die Temperatur erfasst. Es wird häufig in der industriellen und landwirtschaftlichen Produktion, in der wissenschaftlichen Forschung und im täglichen Leben eingesetzt. Es gibt viele Arten und sie entwickelt sich schnell. Temperatursensoren werden im Allgemeinen in zwei Kategorien unterteilt: Kontaktsensoren und berührungslose Sensoren. Der sogenannte Kontakttyp bedeutet, dass der Sensor zur Temperaturmessung direkt das Messobjekt berührt. Dies ist die Grundform der Temperaturmessung. Die berührungslose Methode misst die von der Wärmestrahlung des Objekts emittierten Infrarotstrahlen, um die Temperatur des Objekts zu messen. Es kann Telemetrie durchgeführt werden, was mit Kontaktmethoden nicht möglich ist. Zu den Kontakt Temperaturfühler gehören Thermoelemente, Thermistoren, Platinwiderstände usw., die die von ihnen erzeugte thermische elektromotorische Kraft oder den von ihnen erzeugten Widerstand nutzen, um sich mit der Temperatur zu ändern, um die Temperatur eines Objekts zu messen. Es wird häufig in Haushaltsgeräten, Automobilen, Schiffen, Steuergeräten, industriellen Messgeräten, Kommunikationsgeräten usw. verwendet. Darüber hinaus gibt es einige neu entwickelte Sensoren, beispielsweise integrierte Halbleitersensoren, die die Strom-/Spannungseigenschaften von Halbleiter-PN-Übergängen nutzen, um sich mit der Temperatur zu ändern. Es werden Ausbreitungseigenschaften optischer Fasern verwendet, die sich je nach Temperatur oder Halbleitern ändern.
Faseroptischer Sensor, dessen Lichtdurchlässigkeit sich mit der Temperatur ändert. Es gibt Sensoren, die elastische Oberflächenwellen nutzen und die Schwingungsfrequenz des Vibrators mit der Temperatur ändern. Es gibt NQR-Sensoren, die die Schwingungsfrequenz der Kernvierfachresonanz nutzen, um sich mit der Temperatur zu ändern. Es gibt magnetische Temperaturfühler, die plötzliche Änderungen des Magnetismus in der Nähe der Curie-Temperatur nutzen, und Sensoren, die Flüssigkristall- oder Lackfarbenänderungen mit der Temperatur usw. nutzen. Die berührungslose Methode misst die Temperatur eines Objekts durch die Erfassung von Infrarotstrahlen in einem Lichtsensor. Es gibt Quantensensoren, die Halbleiter nutzen, um Licht zu absorbieren und Elektronen zu bewegen, und thermische Sensoren, die Licht absorbieren und Temperaturänderungen verursachen. Berührungslose Sensoren werden häufig in Kontakt Temperaturfühler, Strahlungsthermometern, Alarmgeräten, Besucherbenachrichtigungsgeräten, Feuermeldern, automatischen Türen, Gasanalysatoren, Spektrophotometern, Ressourcen erkennung usw. verwendet. Das Unternehmen ist auf die Herstellung verschiedener Temperaturfühler-Serien spezialisiert: Thermoelemente, Thermowiderstände, Bimetall-Thermometer, Temperaturtransmitter-Serien usw. Kunden können gerne vorbeikommen und wählen.
1. Anwendungsprinzip des Temperaturfühler-Thermoelements
Das Thermoelement des Temperaturfühler ist eine der am häufigsten verwendeten Temperaturerkennung komponenten in der Industrie. Die Vorteile sind:
①Hohe Messgenauigkeit. Da das Thermoelement des Temperatursensors in direktem Kontakt mit dem Messobjekt steht, wird es durch das Zwischenmedium nicht beeinflusst.
②Großer Messbereich. Gängige Temperatursensoren, Thermoelemente, können kontinuierlich von -50 bis +1600°C messen. Einige spezielle Thermoelemente für Temperaturfühler können Werte von bis zu -269 °C (z. B. Gold, Eisen, Nickel und Chrom) und bis zu +2800 °C (z. B. Wolfram-Rhenium) messen.
③Einfache Struktur und einfach zu bedienen. Temperaturfühler-Thermoelemente bestehen normalerweise aus zwei verschiedenen Metalldrähten und unterliegen keiner Einschränkung durch Größe oder Öffnung. Außen befindet sich eine Schutzhülle, die sehr praktisch ist.
1. Grundprinzipien der Temperaturmessung mit Temperatursensoren und Thermoelementen
Zwei Leiter oder Halbleiter A und B aus unterschiedlichen Materialien werden zu einem geschlossenen Stromkreis zusammengeschweißt. Wenn zwischen den beiden Befestigungspunkten 1 und 2 der Leiter A und B ein Temperaturunterschied besteht, wird zwischen beiden eine elektromotorische Kraft erzeugt, wodurch ein großer Strom in der Schleife entsteht. Dieses Phänomen wird thermoelektrischer Effekt genannt. Temperatursensor-Thermoelemente machen sich diesen Effekt zunutze.
2. Arten und Aufbau von Temperaturfühler-Thermoelementen
(1) Arten von Temperaturfühler-Thermoelementen
Häufig verwendete Temperaturfühler-Thermoelemente können in zwei Kategorien unterteilt werden: Standard-Temperatursensor-Thermoelemente und nicht standardmäßige Temperaturfühler-Thermoelemente. Das sogenannte Standard-Temperaturfühler-Thermoelement bezieht sich auf ein Temperaturfühler-Thermoelement, dessen nationale Normen die Beziehung zwischen thermoelektrischem Potenzial und Temperatur sowie zulässige Fehler festlegen und über eine einheitliche Standard-Abstufungstabelle verfügen. Passende Anzeigeinstrumente sind erhältlich. Nicht standardisierte Temperatursensor-Thermoelemente sind standardisierten Temperatursensor-Thermoelementen hinsichtlich Bereich oder Größenordnung unterlegen. Im Allgemeinen gibt es keine einheitliche Graduierungstabelle und sie wird hauptsächlich für Messungen bei bestimmten besonderen Anlässen verwendet. Standardisiertes Temperatursensor-Thermoelement In meinem Land werden seit dem 1. Januar 1988 alle Temperatursensor-Thermoelemente und Temperatursensor-Thermowiderstände gemäß den internationalen IEC-Standards hergestellt. Und bezeichnete sieben Typen standardisierter Temperatursensor-Thermoelemente S, B, E, K, R, J und T als einheitliche Design-Temperatursensor-Thermoelemente meines Landes.
(2) Strukturform des Temperaturfühler-Thermoelements
Um sicherzustellen, dass das Temperaturfühler-Thermoelement zuverlässig und stabil funktioniert, gelten folgende strukturelle Anforderungen:
① Die beiden heißen Elektroden, aus denen das Thermoelement des Temperaturfühler besteht, müssen fest verschweißt sein.
② Die beiden heißen Elektroden sollten gut voneinander isoliert sein, um einen Kurzschluss zu verhindern.
③ Die Verbindung zwischen dem Kompensation draht und dem freien Ende des Temperaturfühler-Thermoelements muss bequem und zuverlässig sein;
④ Die Schutzhülle soll eine vollständige Isolierung der heißen Elektrode von schädlichen Medien gewährleisten können.
3. Temperaturkompensation der Kaltstelle des Temperaturfühler-Thermoelements
Da die Materialien von Temperaturfühler-Thermoelementen im Allgemeinen relativ teuer sind (insbesondere bei der Verwendung von Edelmetallen), ist die Entfernung zwischen der Temperaturmessstelle und dem Gerät sehr groß. Um Thermoelement materialien zu sparen und Kosten zu senken, werden üblicherweise Kompensation drähte verwendet, um das kalte Ende (freies Ende) des Temperaturfühler-Thermoelements zum Kontrollraum zu verlängern, wo die Temperatur relativ stabil ist, und es mit den Instrumentenanschlüssen zu verbinden. Es muss darauf hingewiesen werden, dass der Kompensation draht des Temperatursensor-Thermoelements nur dazu dient, die heiße Elektrode zu verlängern, sodass das kalte Ende des Temperaturfühler-Thermoelements zu den Geräteanschlüssen im Kontrollraum gelangt. Es selbst kann den Einfluss von Temperaturänderungen am kalten Ende auf die Temperaturmessung nicht eliminieren und hat keine Kompensation wirkung. Daher müssen andere Korrekturmethoden verwendet werden, um die Auswirkungen auf die Temperaturmessung zu kompensieren, wenn die Temperatur am kalten Ende t0≠0℃ ist.
Bei Verwendung des Thermoelement-Kompensation kabels des Temperaturfühler müssen Sie auf das passende Modell achten, die Polarität darf nicht falsch sein und die Temperatur des Kompensation kabels und des Anschlussendes des Thermoelements des Temperaturfühler darf 100 °C nicht überschreiten.
2. Anwendungsprinzip des thermischen Widerstands des Temperatursensors
Der thermische Widerstand des Temperatursensors ist der am häufigsten verwendete Temperaturdetektor in Bereichen mit mittlerer und niedriger Temperatur. Seine Hauptmerkmale sind hohe Messgenauigkeit und stabile Leistung. Unter ihnen ist die Messgenauigkeit des Platin-Wärmewiderstands am höchsten. Es wird nicht nur häufig in der industriellen Temperaturmessung eingesetzt, sondern wird auch zu einem Standard-Referenzinstrument.
1. Prinzip und Materialien zur Messung des thermischen Widerstands des Temperatursensors
Die Temperaturmessung des thermischen Widerstands eines Temperatursensors basiert auf der Eigenschaft, dass der Widerstandswert eines Metallleiters mit steigender Temperatur zur Temperaturmessung zunimmt. Wärmewiderstände für Temperatursensoren bestehen meist aus reinen Metallmaterialien. Derzeit werden am häufigsten Platin und Kupfer verwendet. Darüber hinaus werden mittlerweile Materialien wie Titan, Nickel, Mangan und Rhodium zur Herstellung von Thermowiderständen für Temperatursensoren verwendet. Beispielsweise enthält der PT100-Temperatursensor von Omega einen 100-Ohm-Platin-Widerstandstemperaturfühler.
2. Aufbau des Thermowiderstands des Temperatursensors
(1) Kompetenter Temperatursensor-Thermowiderstand: Häufig verwendetes industrielles Temperatursensor-Thermowiderstands-Temperaturerfassungselement (Widerstandskörper). Aus dem Temperaturmessprinzip des Temperatursensor-Wärmewiderstands ist ersichtlich, dass die Änderung der gemessenen Temperatur direkt über die Änderung des Widerstandswerts des Temperatursensor-Wärmewiderstands gemessen wird. Daher wirken sich Änderungen im Widerstand verschiedener Drähte, wie z. B. des Anschlusskabels des Thermowiderstands des Temperatursensors, auf die Temperaturmessung aus. Um den Einfluss des Leitungswiderstands zu eliminieren, wird im Allgemeinen ein Dreileitersystem oder ein Vierleitersystem verwendet.
(2) Thermowiderstand des gepanzerten Temperatursensors Der Thermowiderstand des gepanzerten Temperatursensors ist ein Festkörper, der aus einem Temperatursensorelement (Widerstandskörper), einem Anschlusskabel, Isoliermaterial und einem Edelstahlgehäuse besteht. Sein Außendurchmesser beträgt im Allgemeinen φ2~φ8 mm, und das Minimum kann φ mm erreichen.
Im Vergleich zu gewöhnlichen Temperatursensor-Wärmewiderständen bietet es folgende Vorteile:
① Geringe Größe, kein Luftspalt im Inneren, geringe Messverzögerung aufgrund der thermischen Trägheit;
②Gute mechanische Eigenschaften, Vibrationsfestigkeit und Schlagfestigkeit;
③Kann zur einfachen Installation gebogen werden
④Lange Lebensdauer.
(3) Wärmewiderstand des Endflächentemperatursensors: Das Temperaturerfassungselement für den Wärmewiderstand des Endflächentemperatursensors ist mit einem speziell behandelten Widerstandsdraht umwickelt und fest an der Endfläche des Thermometers befestigt. Im Vergleich zum allgemeinen thermischen Widerstand des axialen Temperatursensors kann er die tatsächliche Temperatur der gemessenen Endfläche genauer und schneller wiedergeben und eignet sich zur Messung der Endflächentemperatur von Lagerbuchsen und anderen Teilen.
(4) Explosionsgeschützter Temperatursensor-Wärmewiderstand: Der explosionsgeschützte Temperatursensor-Wärmewiderstand verläuft durch eine speziell strukturierte Anschlussdose. Die durch Funken oder Lichtbögen verursachte Explosion des explosiven Gasgemischs im Inneren der Hülle ist auf den Anschlusskasten beschränkt, und am Produktionsstandort kommt es zu keiner Superexplosion. Der thermische Widerstand des explosionsgeschützten Temperatursensors kann zur Temperaturmessung an Orten mit Explosionsgefahr in Bereichen mit Bla~B3c-Niveau verwendet werden.
3. Zusammensetzung des Temperaturmesssystems für den thermischen Widerstand des Temperatursensors
Das Temperaturmesssystem für den thermischen Widerstand des Temperatursensors besteht im Allgemeinen aus dem thermischen Widerstand des Temperatursensors, Verbindungsdrähten und Anzeigeinstrumenten. Folgende zwei Punkte sind zu beachten:
①Die Teilung des Temperaturwiderstands des Temperatursensors und des Anzeigeinstruments muss übereinstimmen
② Um den Einfluss von Widerstandsänderungen der Anschlussdrähte zu eliminieren, muss eine Dreileiter-Anschlussmethode verwendet werden.
Haupttypen von Temperatursensoren:
Es gibt vier Haupttypen von Temperatursensoren: Thermoelemente, Thermistoren, Widerstandstemperaturdetektoren (RTDs) und IC-Temperatursensoren (siehe Tabelle unten). IC-Temperatursensoren umfassen zwei Typen: Analogausgang und Digitalausgang.
Thermoelemente sind weit verbreitet, da sie sehr robust und kostengünstig sind. Es gibt viele Arten von Thermoelementen, die einen sehr großen Temperaturbereich von -200 °C bis 2000 °C abdecken. Ihre Eigenschaften sind: geringe Empfindlichkeit, geringe Stabilität, mittlere Genauigkeit, langsame Reaktion, leichte Alterung und Drift bei hohen Temperaturen sowie Nichtlinearität. Darüber hinaus benötigen Thermoelemente einen externen Referenzanschluss.
RTD verfügt über eine extrem hohe Genauigkeit und eine mäßige Linearität. Sie sind äußerst stabil und in vielen Konfigurationen erhältlich. Ihre maximale Betriebstemperatur kann jedoch nur etwa 400 °C erreichen. Sie haben außerdem einen großen Temperaturkoeffizienten, sind teuer (4- bis 10-mal teurer als Thermoelemente) und erfordern eine externe Referenzquelle.
IC-Temperatursensoren mit analogem Ausgang zeichnen sich durch hohe Linearität (in Kombination mit einem Analog-Digital-Wandler oder ADC kann ein digitaler Ausgang erzeugt werden), geringe Kosten, hohe Genauigkeit (ca. 1 [[%]]), geringe Größe und hohe Auflösung aus. Ihre Nachteile bestehen darin, dass sie einen begrenzten Temperaturbereich haben (-55 °C ~ +150 °C) und eine externe Referenzquelle benötigen
IC-Temperatursensoren mit digitalem Ausgang verfügen über eine integrierte Referenzquelle und ihre Reaktionsgeschwindigkeit ist ebenfalls recht langsam (in der Größenordnung von 100 ms). Obwohl sie von Natur aus Wärme erzeugen, können automatische Abschalt- und Einzelumwandlungsmodi verwendet werden, um die Eigenerwärmung zu minimieren, indem der IC in einen Energiesparzustand versetzt wird, bevor Messungen erforderlich sind.
Im Vergleich zu Thermistoren, RTDs und Thermoelementsensoren sind IC-Temperatursensoren hochgradig linear, haben niedrige Systemkosten, integrieren komplexe Funktionen, können einen digitalen Ausgang bereitstellen und können Temperaturmessungen über einen recht nützlichen Bereich durchführen.
Herkömmliche Thermoelemente, Thermowiderstände, Thermistoren und Halbleiter Temperaturfühler wandeln den Temperaturwert über eine bestimmte Schnittstellenschaltung um und geben dann ein analoges Spannungs- oder Stromsignal aus. Mithilfe dieser Spannungs- oder Stromsignale kann eine Messsteuerung erfolgen. Durch die Integration des analogen Temperaturfühler in die digitale Konvertierungsschnittstellenschaltung wird daraus ein digitaler Temperatursensor mit digitaler Ausgangsfähigkeit. Mit der rasanten Entwicklung der Halbleitertechnologie werden nach und nach Halbleiter Temperaturfühler und entsprechende Umwandlungsschaltungen, Schnittstellenschaltungen und verschiedene andere Funktionsschaltungen integriert, um einen leistungsstarken, genauen und kostengünstigen digitalen Temperaturfühler zu bilden.
Ein Temperaturfühler ist ein Gerät, das die Temperatur erfasst. Es wird häufig in der industriellen und landwirtschaftlichen Produktion, in der wissenschaftlichen Forschung und im täglichen Leben eingesetzt. Es gibt viele Arten und sie entwickelt sich schnell. Temperatursensoren werden im Allgemeinen in zwei Kategorien unterteilt: Kontaktsensoren und berührungslose Sensoren. Der sogenannte Kontakttyp bedeutet, dass der Sensor zur Temperaturmessung direkt das Messobjekt berührt. Dies ist die Grundform der Temperaturmessung. Die berührungslose Methode misst die von der Wärmestrahlung des Objekts emittierten Infrarotstrahlen, um die Temperatur des Objekts zu messen. Es kann Telemetrie durchgeführt werden, was mit Kontaktmethoden nicht möglich ist. Zu den Kontakt Temperaturfühler gehören Thermoelemente, Thermistoren, Platinwiderstände usw., die die von ihnen erzeugte thermische elektromotorische Kraft oder den von ihnen erzeugten Widerstand nutzen, um sich mit der Temperatur zu ändern, um die Temperatur eines Objekts zu messen. Es wird häufig in Haushaltsgeräten, Automobilen, Schiffen, Steuergeräten, industriellen Messgeräten, Kommunikationsgeräten usw. verwendet. Darüber hinaus gibt es einige neu entwickelte Sensoren, beispielsweise integrierte Halbleitersensoren, die die Strom-/Spannungseigenschaften von Halbleiter-PN-Übergängen nutzen, um sich mit der Temperatur zu ändern. Es werden Ausbreitungseigenschaften optischer Fasern verwendet, die sich je nach Temperatur oder Halbleitern ändern.
Faseroptischer Sensor, dessen Lichtdurchlässigkeit sich mit der Temperatur ändert. Es gibt Sensoren, die elastische Oberflächenwellen nutzen und die Schwingungsfrequenz des Vibrators mit der Temperatur ändern. Es gibt NQR-Sensoren, die die Schwingungsfrequenz der Kernvierfachresonanz nutzen, um sich mit der Temperatur zu ändern. Es gibt magnetische Temperaturfühler, die plötzliche Änderungen des Magnetismus in der Nähe der Curie-Temperatur nutzen, und Sensoren, die Flüssigkristall- oder Lackfarbenänderungen mit der Temperatur usw. nutzen. Die berührungslose Methode misst die Temperatur eines Objekts durch die Erfassung von Infrarotstrahlen in einem Lichtsensor. Es gibt Quantensensoren, die Halbleiter nutzen, um Licht zu absorbieren und Elektronen zu bewegen, und thermische Sensoren, die Licht absorbieren und Temperaturänderungen verursachen. Berührungslose Sensoren werden häufig in Kontakt Temperaturfühler, Strahlungsthermometern, Alarmgeräten, Besucherbenachrichtigungsgeräten, Feuermeldern, automatischen Türen, Gasanalysatoren, Spektrophotometern, Ressourcen erkennung usw. verwendet. Das Unternehmen ist auf die Herstellung verschiedener Temperaturfühler-Serien spezialisiert: Thermoelemente, Thermowiderstände, Bimetall-Thermometer, Temperaturtransmitter-Serien usw. Kunden können gerne vorbeikommen und wählen.
1. Anwendungsprinzip des Temperaturfühler-Thermoelements
Das Thermoelement des Temperaturfühler ist eine der am häufigsten verwendeten Temperaturerkennung komponenten in der Industrie. Die Vorteile sind:
①Hohe Messgenauigkeit. Da das Thermoelement des Temperatursensors in direktem Kontakt mit dem Messobjekt steht, wird es durch das Zwischenmedium nicht beeinflusst.
②Großer Messbereich. Gängige Temperatursensoren, Thermoelemente, können kontinuierlich von -50 bis +1600°C messen. Einige spezielle Thermoelemente für Temperaturfühler können Werte von bis zu -269 °C (z. B. Gold, Eisen, Nickel und Chrom) und bis zu +2800 °C (z. B. Wolfram-Rhenium) messen.
③Einfache Struktur und einfach zu bedienen. Temperaturfühler-Thermoelemente bestehen normalerweise aus zwei verschiedenen Metalldrähten und unterliegen keiner Einschränkung durch Größe oder Öffnung. Außen befindet sich eine Schutzhülle, die sehr praktisch ist.
1. Grundprinzipien der Temperaturmessung mit Temperatursensoren und Thermoelementen
Zwei Leiter oder Halbleiter A und B aus unterschiedlichen Materialien werden zu einem geschlossenen Stromkreis zusammengeschweißt. Wenn zwischen den beiden Befestigungspunkten 1 und 2 der Leiter A und B ein Temperaturunterschied besteht, wird zwischen beiden eine elektromotorische Kraft erzeugt, wodurch ein großer Strom in der Schleife entsteht. Dieses Phänomen wird thermoelektrischer Effekt genannt. Temperatursensor-Thermoelemente machen sich diesen Effekt zunutze.
(1) Arten von Temperaturfühler-Thermoelementen
Häufig verwendete Temperaturfühler-Thermoelemente können in zwei Kategorien unterteilt werden: Standard-Temperatursensor-Thermoelemente und nicht standardmäßige Temperaturfühler-Thermoelemente. Das sogenannte Standard-Temperaturfühler-Thermoelement bezieht sich auf ein Temperaturfühler-Thermoelement, dessen nationale Normen die Beziehung zwischen thermoelektrischem Potenzial und Temperatur sowie zulässige Fehler festlegen und über eine einheitliche Standard-Abstufungstabelle verfügen. Passende Anzeigeinstrumente sind erhältlich. Nicht standardisierte Temperatursensor-Thermoelemente sind standardisierten Temperatursensor-Thermoelementen hinsichtlich Bereich oder Größenordnung unterlegen. Im Allgemeinen gibt es keine einheitliche Graduierungstabelle und sie wird hauptsächlich für Messungen bei bestimmten besonderen Anlässen verwendet. Standardisiertes Temperatursensor-Thermoelement In meinem Land werden seit dem 1. Januar 1988 alle Temperatursensor-Thermoelemente und Temperatursensor-Thermowiderstände gemäß den internationalen IEC-Standards hergestellt. Und bezeichnete sieben Typen standardisierter Temperatursensor-Thermoelemente S, B, E, K, R, J und T als einheitliche Design-Temperatursensor-Thermoelemente meines Landes.
(2) Strukturform des Temperaturfühler-Thermoelements
Um sicherzustellen, dass das Temperaturfühler-Thermoelement zuverlässig und stabil funktioniert, gelten folgende strukturelle Anforderungen:
① Die beiden heißen Elektroden, aus denen das Thermoelement des Temperaturfühler besteht, müssen fest verschweißt sein.
② Die beiden heißen Elektroden sollten gut voneinander isoliert sein, um einen Kurzschluss zu verhindern.
③ Die Verbindung zwischen dem Kompensation draht und dem freien Ende des Temperaturfühler-Thermoelements muss bequem und zuverlässig sein;
④ Die Schutzhülle soll eine vollständige Isolierung der heißen Elektrode von schädlichen Medien gewährleisten können.
3. Temperaturkompensation der Kaltstelle des Temperaturfühler-Thermoelements
Da die Materialien von Temperaturfühler-Thermoelementen im Allgemeinen relativ teuer sind (insbesondere bei der Verwendung von Edelmetallen), ist die Entfernung zwischen der Temperaturmessstelle und dem Gerät sehr groß. Um Thermoelement materialien zu sparen und Kosten zu senken, werden üblicherweise Kompensation drähte verwendet, um das kalte Ende (freies Ende) des Temperaturfühler-Thermoelements zum Kontrollraum zu verlängern, wo die Temperatur relativ stabil ist, und es mit den Instrumentenanschlüssen zu verbinden. Es muss darauf hingewiesen werden, dass der Kompensation draht des Temperatursensor-Thermoelements nur dazu dient, die heiße Elektrode zu verlängern, sodass das kalte Ende des Temperaturfühler-Thermoelements zu den Geräteanschlüssen im Kontrollraum gelangt. Es selbst kann den Einfluss von Temperaturänderungen am kalten Ende auf die Temperaturmessung nicht eliminieren und hat keine Kompensation wirkung. Daher müssen andere Korrekturmethoden verwendet werden, um die Auswirkungen auf die Temperaturmessung zu kompensieren, wenn die Temperatur am kalten Ende t0≠0℃ ist.
Bei Verwendung des Thermoelement-Kompensation kabels des Temperaturfühler müssen Sie auf das passende Modell achten, die Polarität darf nicht falsch sein und die Temperatur des Kompensation kabels und des Anschlussendes des Thermoelements des Temperaturfühler darf 100 °C nicht überschreiten.
2. Anwendungsprinzip des thermischen Widerstands des Temperatursensors
Der thermische Widerstand des Temperatursensors ist der am häufigsten verwendete Temperaturdetektor in Bereichen mit mittlerer und niedriger Temperatur. Seine Hauptmerkmale sind hohe Messgenauigkeit und stabile Leistung. Unter ihnen ist die Messgenauigkeit des Platin-Wärmewiderstands am höchsten. Es wird nicht nur häufig in der industriellen Temperaturmessung eingesetzt, sondern wird auch zu einem Standard-Referenzinstrument.
1. Prinzip und Materialien zur Messung des thermischen Widerstands des Temperatursensors
Die Temperaturmessung des thermischen Widerstands eines Temperatursensors basiert auf der Eigenschaft, dass der Widerstandswert eines Metallleiters mit steigender Temperatur zur Temperaturmessung zunimmt. Wärmewiderstände für Temperatursensoren bestehen meist aus reinen Metallmaterialien. Derzeit werden am häufigsten Platin und Kupfer verwendet. Darüber hinaus werden mittlerweile Materialien wie Titan, Nickel, Mangan und Rhodium zur Herstellung von Thermowiderständen für Temperatursensoren verwendet. Beispielsweise enthält der PT100-Temperatursensor von Omega einen 100-Ohm-Platin-Widerstandstemperaturfühler.
2. Aufbau des Thermowiderstands des Temperatursensors
(1) Kompetenter Temperatursensor-Thermowiderstand: Häufig verwendetes industrielles Temperatursensor-Thermowiderstands-Temperaturerfassungselement (Widerstandskörper). Aus dem Temperaturmessprinzip des Temperatursensor-Wärmewiderstands ist ersichtlich, dass die Änderung der gemessenen Temperatur direkt über die Änderung des Widerstandswerts des Temperatursensor-Wärmewiderstands gemessen wird. Daher wirken sich Änderungen im Widerstand verschiedener Drähte, wie z. B. des Anschlusskabels des Thermowiderstands des Temperatursensors, auf die Temperaturmessung aus. Um den Einfluss des Leitungswiderstands zu eliminieren, wird im Allgemeinen ein Dreileitersystem oder ein Vierleitersystem verwendet.
(2) Thermowiderstand des gepanzerten Temperatursensors Der Thermowiderstand des gepanzerten Temperatursensors ist ein Festkörper, der aus einem Temperatursensorelement (Widerstandskörper), einem Anschlusskabel, Isoliermaterial und einem Edelstahlgehäuse besteht. Sein Außendurchmesser beträgt im Allgemeinen φ2~φ8 mm, und das Minimum kann φ mm erreichen.
Im Vergleich zu gewöhnlichen Temperatursensor-Wärmewiderständen bietet es folgende Vorteile:
① Geringe Größe, kein Luftspalt im Inneren, geringe Messverzögerung aufgrund der thermischen Trägheit;
②Gute mechanische Eigenschaften, Vibrationsfestigkeit und Schlagfestigkeit;
③Kann zur einfachen Installation gebogen werden
④Lange Lebensdauer.
(3) Wärmewiderstand des Endflächentemperatursensors: Das Temperaturerfassungselement für den Wärmewiderstand des Endflächentemperatursensors ist mit einem speziell behandelten Widerstandsdraht umwickelt und fest an der Endfläche des Thermometers befestigt. Im Vergleich zum allgemeinen thermischen Widerstand des axialen Temperatursensors kann er die tatsächliche Temperatur der gemessenen Endfläche genauer und schneller wiedergeben und eignet sich zur Messung der Endflächentemperatur von Lagerbuchsen und anderen Teilen.
(4) Explosionsgeschützter Temperatursensor-Wärmewiderstand: Der explosionsgeschützte Temperatursensor-Wärmewiderstand verläuft durch eine speziell strukturierte Anschlussdose. Die durch Funken oder Lichtbögen verursachte Explosion des explosiven Gasgemischs im Inneren der Hülle ist auf den Anschlusskasten beschränkt, und am Produktionsstandort kommt es zu keiner Superexplosion. Der thermische Widerstand des explosionsgeschützten Temperatursensors kann zur Temperaturmessung an Orten mit Explosionsgefahr in Bereichen mit Bla~B3c-Niveau verwendet werden.
3. Zusammensetzung des Temperaturmesssystems für den thermischen Widerstand des Temperatursensors
Das Temperaturmesssystem für den thermischen Widerstand des Temperatursensors besteht im Allgemeinen aus dem thermischen Widerstand des Temperatursensors, Verbindungsdrähten und Anzeigeinstrumenten. Folgende zwei Punkte sind zu beachten:
①Die Teilung des Temperaturwiderstands des Temperatursensors und des Anzeigeinstruments muss übereinstimmen
② Um den Einfluss von Widerstandsänderungen der Anschlussdrähte zu eliminieren, muss eine Dreileiter-Anschlussmethode verwendet werden.
Haupttypen von Temperatursensoren:
Es gibt vier Haupttypen von Temperatursensoren: Thermoelemente, Thermistoren, Widerstandstemperaturdetektoren (RTDs) und IC-Temperatursensoren (siehe Tabelle unten). IC-Temperatursensoren umfassen zwei Typen: Analogausgang und Digitalausgang.
Thermoelemente sind weit verbreitet, da sie sehr robust und kostengünstig sind. Es gibt viele Arten von Thermoelementen, die einen sehr großen Temperaturbereich von -200 °C bis 2000 °C abdecken. Ihre Eigenschaften sind: geringe Empfindlichkeit, geringe Stabilität, mittlere Genauigkeit, langsame Reaktion, leichte Alterung und Drift bei hohen Temperaturen sowie Nichtlinearität. Darüber hinaus benötigen Thermoelemente einen externen Referenzanschluss.
RTD verfügt über eine extrem hohe Genauigkeit und eine mäßige Linearität. Sie sind äußerst stabil und in vielen Konfigurationen erhältlich. Ihre maximale Betriebstemperatur kann jedoch nur etwa 400 °C erreichen. Sie haben außerdem einen großen Temperaturkoeffizienten, sind teuer (4- bis 10-mal teurer als Thermoelemente) und erfordern eine externe Referenzquelle.
IC-Temperatursensoren mit analogem Ausgang zeichnen sich durch hohe Linearität (in Kombination mit einem Analog-Digital-Wandler oder ADC kann ein digitaler Ausgang erzeugt werden), geringe Kosten, hohe Genauigkeit (ca. 1 [[%]]), geringe Größe und hohe Auflösung aus. Ihre Nachteile bestehen darin, dass sie einen begrenzten Temperaturbereich haben (-55 °C ~ +150 °C) und eine externe Referenzquelle benötigen
IC-Temperatursensoren mit digitalem Ausgang verfügen über eine integrierte Referenzquelle und ihre Reaktionsgeschwindigkeit ist ebenfalls recht langsam (in der Größenordnung von 100 ms). Obwohl sie von Natur aus Wärme erzeugen, können automatische Abschalt- und Einzelumwandlungsmodi verwendet werden, um die Eigenerwärmung zu minimieren, indem der IC in einen Energiesparzustand versetzt wird, bevor Messungen erforderlich sind.
Im Vergleich zu Thermistoren, RTDs und Thermoelementsensoren sind IC-Temperatursensoren hochgradig linear, haben niedrige Systemkosten, integrieren komplexe Funktionen, können einen digitalen Ausgang bereitstellen und können Temperaturmessungen über einen recht nützlichen Bereich durchführen.
