Термопара это датчик температуры: устройство и принцип работы простым языком, типы

Содержание

Термоэлектрический преобразователь: термопара и термометр сопротивления (датчик температуры Pt100 и Pt1000)

На протяжении многих лет компания WIKA является одним из лидирующих производителей высококачественных термоэлектрических преобразователей. Нашим главным отличием является огромный опыт и использование новых технологий для производства датчика температуры Pt100, Pt1000.

Что такое термоэлектрический преобразователь?

Термоэлектрический преобразователь – это узел, где есть или один датчик температуры Pt100, Pt1000, или более; со специальной защитой, которая может включать, например, соединительную головку, удлинительную шейку, защитную гильзу. Чувствительный элемент, встроенный в датчик температуры Pt100 или Pt1000, осуществляет фактическое измерение температуры и преобразовывает измеренную температуру в электрический сигнал.

Термоэлектрический преобразователь

WIKA можно разделить по принципам измерения на следующие типы:

Термоэлектрический преобразователь — термопара

Термоэлектрический преобразователь типа термопара WIKA подходит для измерения высоких температур до +1 600 °C. Маленький диаметр зонда термопар обеспечивает быстрое время отклика, такое же как и для термометров сопротивления.

Данный термоэлектрический преобразователь имеет два провода из двух различных материалов, которые соединены в единую конструкцию. Точка соединения (горячий спай) представляет собой фактическую точку измерения температуры, а концы проводов называются холодным спаем. При изменении температуры на горячем спае из-за различной электронной плотности материалов и разницы температуры между горячим и холодным спаями образуется напряжение. Оно пропорционально температуре в точке измерения температуры (эффект Зеебека).

Термоэлектрический преобразователь — термометр сопротивления с датчиком температуры Pt100 и Pt1000

Термоэлектрический преобразователь типа термометр сопротивления преимущественно используется для измерения низкой и средней температуры в диапазоне от -200 … +600 °C. В промышленности главным образом применяются термометры с датчиком температуры Pt100 или Pt1000. Если чувствительный элемент датчика температуры Pt100 или Pt1000 обнаруживает повышение температуры, то повышается и его сопротивление (положительный температурный коэффициент).Сопротивление термометра с

датчиком температуры Pt100 при 0 °C составляет 100 Ом, а типа Pt1000-1000 Ом.

Термоэлектрический преобразователь типа термометр сопротивления может иметь два типа сенсоров: тонкопленочный и проволочный. Преимуществами тонкопленочного сенсора являются его маленький размер и высокая виброустойчивость при надлежащей конструкции. Тонкопленочные сенсоры имеют стандартное исполнение, при условии, если они подходят для нужного диапазона температуры (диапазоны измерений для датчиков температуры с классом точности B: тонкопленочные сенсоры -50 … +500 °C, проволочные сенсоры -200 … +600°C).

Свяжитесь с нами

Вам нужна дополнительная информация? Напишите нам:

Термопара — WIKA Россия

Термопара – это температурный датчик, который передает напряжение электрического тока, зависящее от температуры. По сути термопара представляет собой два провода, изготовленных из разных материалов (металлов) и скрепленных или сваренных вместе. Место соединения образует спай. При воздействии на спай изменяющейся температуры термопара реагирует, генерируя напряжение, пропорциональное по величине изменениям температуры. В отличие от терморезисторов

термопара подходит для измерения более высоких температур (до 1 700 °C).

Другим преимуществом является минимальный диаметр зонда термопары. Использование без защитной гильзы обеспечивает максимально короткое время отклика. Такие температурные датчики реагируют быстрее терморезисторов.

Термопара преимущества:

широкий диапазон температур
спай термопары может быть заземлен или изолирован
надежность и прочность конструкции, простота изготовления

Термопара недостатки:

необходимость контроля температуры холодных спаев. В современных конструкциях измерителей на основе прибора термопара используется измерение температуры блока холодных спаев с помощью встроенного термистора или полупроводникового сенсора и автоматическое введение поправки к измеренной ТЭДС
возникновение термоэлектрической неоднородности в проводниках, и, как следствие, изменение градуировочной характеристики из-за изменения состава сплава в результате коррозии и других химические процессов
материал электородов не является химически инертным и при недостаточной герметичность корпуса термопары может подвергаться влиянию агрессивных сред, атмосферы и т.

д.
на большой длине термопарных и удлинительных проводов может возникать эффект «антенны» для существующих электромагнитных полей
зависимость ТЭДС от температуры существенно нелинейна. Это создает трудности при разработке втоничных преобразователей сигнала

В линейке датчиков WIKA вы можете подобрать подходящую модель термопары для каждого типа применения:

Термопара со встроенной защитной гильзой

Защитная гильза не допускает контакта агрессивных сред с температурным датчиком, а также воздействия других вредных факторов на него. Таким образом, обеспечивается защита персонала и окружающей среды.

Фланцевые модели защитных гильз из нержавеющей стали предназначены для установки в емкости и трубы. Резьбовые модели подходят для прямого присоединения к технологическому процессу посредством вкручивания их в резьбовые фитинги. У датчиков для измерения высоких температур термоэлектрические проводники встроены в защитную гильзу. Это позволяет осуществлять измерение очень высоких температур. Приборы для измерения температуры дымовых газов подходят для измерения температуры газообразных сред при низком диапазоне давления (до 1 бара).

Термопара для монтажа в имеющуюся защитную гильзу

Данная термопара может использоваться в сочетании с большим количеством конструкций защитных гильз. Благодаря специальному исполнению соединительной головки, датчика, длине штока и т. д. вы можете подобрать температурный датчик, который подходит для защитных гильз любого размера и применения.

Термопара для непосредственной установки в процесс

Эти приборы используются в случаях, когда необходимо измерить температуру технологического процесса. Термопара устанавливается непосредственно в сам процесс. Температурный датчик без защитных гильз подходит для применения в условиях отсутствия агрессивных и абразивных сред.

Термопара для измерение температуры поверхности

В линейке продукции WIKA вы можете найти термопару с зондом для измерения температуры поверхности. Различные исполнения позволяют осуществлять замеры на плоских поверхностях, в том числе внутри печей для подогрева сырья и температуру поверхности труб промышленного и лабораторного назначения. Данный температурный датчик также может устанавливаться прямо в просверленное отверстие.

Термопара для использования в производстве пластмасс

Эти горячеканальная термопара специально разработаны для использования при производстве пластмасс. Термопара

подходит для таких задач измерения температуры, при которых происходит ее запрессовка в канал с пазами вместе с обработанными деталями или когда металлический наконечник датчика устанавливается непосредственно в просверленное отверстие.

Индивидуальные решения

В портфолио продукции WIKA представлено огромное количество моделей, изготавливаемых по индивидуальному заказу. Например, для применения в условиях высокого давления, при производстве и переработке полиэтилена или использовании в многозонных элементах в химической промышленности.

Наиболее точная термопара — с термоэлектродами из благородных металлов:

платинородий — платиновые ПП
платинородий — платонородиевые ПР

Преимуществом является значительно меньшая термоэлектрическая неоднородность, чем у термопар из неблагородных металлов, устойчивость к окислению, высокая стабильность.

Термопара WIKA имеет широкий диапазон температур окружающего воздуха (рабочих температур) от -60 до +80°C. Согласно обновленному свидетельству об утверждении типа средств измерений термопара WIKA имеет расширенный межповерочный интервал 4 года.

Свяжитесь с нами

Вам нужна дополнительная информация? Напишите нам:

Термопары и термосопротивления — Терморегуляторы Термодат — промышленные приборы нового поколения для измерения и регулирования температуры

Для измерения температуры служат первичные преобразователи температуры — термодатчики (термопреобразователи).

В промышленности, как правило, используются две разновидности датчиков температуры — термопары и термосопротивления. С приборами Термодат могут быть использованы термопары любого отечественного или иностранного производителя, при условии, что они имеют стандартную градуировку по ГОСТ Р 50342-92.

С приборами Термодат могут использоваться термосопротивления любого отечественного или иностранного производителя, при условии, что они имеют стандартную градуировку по ГОСТ Р 50353-92, при этом термосопротивления должны быть электрически изолированы от корпуса. Следует отметить, что приборы Термодат имеют универсальный вход, к которому также можно подключить пирометры (с градуировкой 20-РК15 и 21-РС20), а также другие датчики с унифицированным сигналом напряжения 0-50мВ или тока 0-20 мА (0-5мА, 4-20мА).

Термоэлектрические преобразователи (термопары)

Существует несколько типов термопар. Самые распространенные термопары — хромель-алюмель ХА(К) и хромель-копель ХК(L). Другие типы — платина-платинородий ПП(S и R), железо-константан ЖК(J), медь-константан МК(T), вольфрам-рений ВР и некоторые другие менее распространены. Приборы Термодат могут работать с термопарой любого типа. В памяти прибора прошиты градуировочные таблицы, тип градуировочной таблицы и соответствующее обозначение в меню указывается в паспорте прибора. Перед установкой прибора на оборудование следует установить тип используемой термопары. Тип термопары устанавливается в третьем уровне режима настройки приборов. В многоканальных приборах ко всем каналам должны быть подключены термопары одного типа.

Следует помнить, что термопара по принципу действия измеряет температуру между «горячим спаем» (рабочим спаем) и свободными концами («холодными спаями») термоэлектродов. Поэтому термопары следует подключать к прибору непосредственно, либо с помощью удлиннительных проводов, изготовленных из тех же термоэлектродных материалов. Температура «холодных спаев» в приборах Термодат измеряется в зоне подключения термопар (вблизи клеммной колодки) специальным термодатчиком и автоматически учитывается при вычислении температуры. Для достижения наибольшей точности и правильного измерения температуры холодных спаев, необходимо следить, чтобы в зоне контактной колодки отсутствовали большие градиенты температуры, конвективные потоки (обдув, ветер, сквозняки), а также лучистый нагрев от горячих тел. Если включить прибор Термодат, а вместо термопары к входу прибора подключить перемычку (закоротить вход), то прибор должен показать измеренную температуру в зоне контактной колодки (температуру «холодного спая»). Сразу после включения эта температура близка к температуре окружающей среды, а затем несколько повышается по мере саморазогрева прибора. Это нормальный процесс, так как задача термокомпенсационного датчика измерять не температуру окружающей среды, а температуру холодных спаев. При необходимости термокомпенсационный датчик можно подстроить. Подстройку следует выполнять в соответствии с инструкцией по калибровке.

Если у Вас возникли сомнения в правильности работы прибора, исправности термопары, компенсационного провода, в качестве первого теста мы рекомендуем погрузить термопару в кипящую воду. Показания прибора не должны отличаться от 100 градусов более чем на 1-2 градуса. Более тщательную проверку и настройку прибора Термодат можно выполнить в соответствии с инструкцией по калибровке.Приборы Термодат имеют высокое входное сопротивление, поэтому сопротивление термопары и компенсационных проводов и их длина в принципе не влияют на точность измерения. Однако, чем короче термопарные провода, тем меньше на них электрические наводки. В любом случае длина термопарных проводов не должна превышать 100м. Если требуется измерять температуру на больших расстояниях, то лучше использовать двухблочные системы с выносным блоком (приборы типа Термодат-22). В этих приборах связь между измерительным блоком и блоком индикации цифровая, расстояние межу ними может превышать 200м. Следует учитывать, что конструктивно термопары изготавливаются двух типов — изолированные или неизолированные от корпуса (горячий спай либо изолирован, либо приварен к защитному чехлу). Одноканальные приборы могут работать с любыми термопарами, а многоканальные — только с изолированными от корпуса термопарами.

Термосопротивления

К приборам Термодат могут быть подключены как медные (ТСМ) так и платиновые (ТСП) термосопротивления. При настройке прибора следует установить тип термосопротивления и его градуировку (сопротивление при 0°C) в третьем уровне режима настройки. Стандартные значения составляют 50 и 100 Ом (50М, 50П, 100М, 100П), однако могут быть установлены и другие значения. В многоканальных приборах ко всем каналам должны быть подключены термосопротивления одного типа.

Термосопротивления могут быть подключены к прибору Термодат как по трехпроводной, так и по двухпроводной схеме. Двухпроводная схема подключения дает удовлетворительные результаты, когда датчик удален на небольшое расстояние от прибора. Уточним наши слова. Предположим, Вы используете медное термосопротивление номиналом 100 Ом (градуировка 100М). Сопротивление этого датчика изменяется на dR=0,4%R=0,4Ом, при изменении температуры на один градус. Это означает, что если сопротивление проводов, соединяющих термодатчик с прибором, будет равно 0,4 Ом, ошибка измерения температуры будет равна одному градусу. В таблице приведены справочные значения сопротивлений медных проводов разного сечения, и допустимые длины проводов при двухпроводной схеме подключения.

Сечение подводящих проводов, мм²	Сопротивление провода при 20°C, Ом/км	Максимально допустимое удаление датчика, при котором ошибка, вызванная подводящими проводами при двухпроводной схеме подключения составляет один градус
М50, П50	М100, П100
0,25	82	—	2,5
0,5	41	2,5	5
0,75	27	3,5	7,1
1,0	20,5	5	10
1,5	13,3	7,5	15
2,0	10	10	20
2,5	8	12,5	25

При удалении термодатчика на большие расстояния следует применять трехпроводную схему подключения. Третий провод используется для измерения сопротивления подводящих проводов. Все три провода должны быть выполнены из одного и того же медного кабеля сечением не менее 0,5 мм² и иметь одинаковую длину (говоря точно, сопротивление проводов не должно отличаться друг от друга более чем на 0,2 Ом для ТСМ100 и более чем на 0,1 Ом для ТСМ50). Максимальная длина проводов не должна превышать 300м. Для работы с искрозащитными барьерами требуется четырехпроводная схема подключения термосопротивления. По специальному заказу приборы Термодат могут быть оборудованы входами для четырехпроводного подключения датчиков.

Для быстрой проверки работоспособности прибора, термодатчика, схемы подключения и настроек мы рекомендуем, как и в случае с термопарами, поместить подключенный датчик в кипящую воду или в тающий лед. Измеренная прибором температура не должна отличаться от 100°C (от 0°C) более, чем на 2°C. Прибор без датчика можно протестировать, подключив к входу вместо термосопротивления точный постоянный резистор номиналом 100 Ом (точность не хуже 0,5%). Установить тип термодатчика ТСМ или ТСП (роли не играет) и градуировку 100. После этого прибор должен показывать температуру 0±2°C. С помощью точного резистора аналогичным образом можно проверить качество длинной линии, подключив резистор вместо термосопротивления на длинной линии.

Диапазон измерения температуры, точность измерения и разрешение по температуре

Разрешение по температуре определяется последней значащей цифрой на индикаторе прибора и составляет 1°C для большинства моделей, работающих с термопарами. Для программных регуляторов температуры и части приборов, работающих с термосопротивлениями, разрешение составляет 0.1°C.

Разрешение по температуре следует отличать от точности измерения. Допускаемая относительная погрешность измерения приборов Термодат составляет 0,5% от нормирующего значения (класс точности 0,5). Под нормирующим значением принимается алгебраическая разность верхнего и нижнего пределов измерения. Максимальные диапазоны измерений температуры при работе с различными типами термодатчиков приведены в таблице. Из вышесказанного следует, что максимальная абсолютная погрешность измерения температуры приборов Термодат при работе с термопарой ХК (ХА) в диапазоне от -50 до 1100°C составляет 5,7°C. Погрешность измерения температуры приборами Термодат может быть уменьшена при их производстве путем уменьшения диапазона измерения. Так, например, при работе в диапазоне от 0 до 400°C погрешность составит 2°C. В этом случае, при выпуске и проведении поверки, в паспорте прибора должен указываться соответствующий диапазон измерений. Погрешность измерения темературы приборами Термодат не может быть меньше 2°C при работе с термопарами и меньше 0,5°C при работе с термосопротивлениями.

Тип термопреобразователя	Диапазон измерения, °C	Обозначение в меню настройки
Термопара ХА(К)	-50 +1100	1
Термопара ХК(L)	-50 +800	2
Термопара МК(Т)	-50 +400	указывается в паспорте
Термопара ЖК(J)	-50 +700	указывается в паспорте
Термопара ПП (S)	0 +1600	указывается в паспорте
Термопара ПП (R)	0 +1700	указывается в паспорте
Термопара ПР (B)	+300 +1800	указывается в паспорте
Термопара ВР (А-1,А-2,А-3)	+300 +2500	указывается в паспорте
Термосопротивление ТСМ (М50, М100)	-50 +200	Cu
Термосопротивление ТСП (П50, П100)	-50 +800	Pt

Погрешность измерения температуры складывается из погрешности измерения электронного прибора и погрешности датчика температуры. Максимально допустимая погрешность используемого Вами датчика температуры должна быть указана в его паспорте или ГОСТе. Для термопар, например, погрешность измерения связана с возможными отклонениями от номинальной статической характеристики (НСХ). В соответствии с ГОСТ Р 50342-92, для термопар ХА(К) второго класса точности допустимые отклонения от НСХ составляют 2,5°C в диапазоне температур 0-330°C и 0,0075*t °C в диапазоне температур 330-1000°C. В случае, если требуется более высокая точность измерения, следует применять термопары более высокого класса точности, а также термопары из благородных металлов (ПП или ПР). Следует отметить, что точность измерения температуры зависит не только от прибора и термодатчика. Многое зависит от конструкции объекта измерения, от точки расположения термодатчика, от качества теплового контакта с измеряемой средой, от условий отвода тепла холодной монтажной частью термодатчика. То есть, задача измерения температуры является сложной инженерной задачей и должна решаться специалистами.

Время измерения

В большинстве задач регулирования температуры быстродействия измерительного прибора не имеет значения, так как характерные времена тепловых процессов велики. Приборы Термодат последовательно опрашивают все каналы и производят измерения. В каждом цикле измерения производится измерение температуры холодных спаев и опрос опорных каналов для самокалибровки и балансировки нуля. Время измерения по одному каналу для малоканальных одноблочных приборов составляет 200мс, с учетом усреднений и пауз после переключения коммутатора. Полный цикл измерения составляет 2 сек для одноканального прибора, 2,5 сек для двухканального и 3 сек для трехканального. Время полного цикла измерения для многоканальных приборов зависит от количества установленных каналов измерения N и может быть оценено по формуле: Т= (0.6 + 0.2N) секунд.

Цифровой фильтр

В условиях повышенных электромагнитных помех показания прибора могут быть неустойчивыми и колебаться в пределах 1-2 последних разрядов. Эти колебания не выходят за пределы погрешности измерения, однако, вызывают неудовлетворенность работой аппаратуры. Мы рекомендуем в таких условиях включить программный цифровой фильтр. Фильтр включается наладчиком оборудования во втором уровне режима настройки. Алгоритм обработки результатов измерения при включении цифрового фильтра предусматривает анализ результатов измерений, отсев случайных выбросов, специальное цифровое сглаживание сигнала. Фильтр существенно увеличивает соотношение сигнал/шум в приборе и, соответственно, стабильность показаний прибора. Однако при включении фильтрации сигнала увеличивается постоянная времени прибора. Если условия работы прибора благоприятные, устанавливать цифровую фильтрацию не следует.

Термопара ZETLAB

Термопара (термоэлектрический преобразователь) — это наиболее распространенный датчик температуры, термоэлемент, применяемый в измерительных и преобразовательных устройствах. Измерение температур с помощью термопар получило широкое распространение из-за надежной конструкции датчика, возможности работать в широком диапазоне температур и дешевизны. Широкому применению термопары обязаны в первую очередь своей простоте, удобству монтажа, возможности измерения локальной температуры. Они гораздо более линейны, чем многие другие датчики, а их нелинейность на сегодняшний день хорошо изучена и описана в специальной литературе. К числу достоинств термопар относятся также малая инерционность, возможность измерения малых разностей температур. Термопары незаменимы при измерении высоких температур (вплоть до 2200°С) в агрессивных средах. Термопары могут обеспечивать высокую точность измерения температуры на уровне ±0,01°С. Они вырабатывают на выходе термоЭДС в диапазоне от микровольт до милливольт, однако требуют стабильного усиления для последующей обработки.

Термопара состоит из двух спаянных на одном из концов проводников, изготовленных из металлов, обладающих разными термоэлектрическими свойствами. Спаянный конец, называемый «рабочим спаем», погружается в измеряемую среду, а свободные концы («холодный спай») термопары подключаются ко входу терморегуляторов.

Поскольку термоЭДС зависит от разности температур двух спаев термопары, то для получения корректных показаний необходимо знать температуру «холодного спая», чтобы скомпенсировать эту разницу в дальнейших вычислениях. В модификациях входов, предназначенных для работы с термопарами, предусмотрена схема автоматической компенсации температуры свободных концов термопары. Датчиком температуры «холодного спая» служит полупроводниковый диод, установленный рядом с присоединительным клеммником. Подключение термопар к прибору должно производиться с помощью специальных компенсационных (термоэлектродных) проводов, изготовленных из тех же материалов, что и термопара. При соединении компенсационных проводов с термопарой и прибором необходимо соблюдать полярность. Во избежание влияния помех на измерительную часть прибора линию связи прибора с датчиком рекомендуется экранировать. В качестве экрана может быть использована заземленная стальная труба. При нарушении указанных условий могут иметь место значительные погрешности при измерении.

Термопары совместно с цифровыми термометрическими модулями ZETSENSOR образуют цифровые датчики температуры и позволяют производить прецизионные измерения за выгодную стоимость.

Как выбрать датчик температуры

Датчик температуры — это устройство, которое позволяет измерить температуру объекта или вещества, используя при этом различные свойства и характеристики измеряемых тел или среды.

Если вы впервые сталкиваетесь с вопросом выбора датчика для измерения температуры, то выбор недорогого и надежного датчика может стать для вас актуальной проблемой.

В первую очередь необходимо выяснить следующие детали: предполагаемый температурный диапазон измерений, требуемая точность, будет ли датчик расположен внутри среды (если нет — нужен будет радиационный термометр), условия предполагаются нормальные или агрессивные, важна ли возможность периодического демонтажа датчика, и наконец, нужна ли градуировка именно в градусах или допустимо получение сигнала, который затем будет преобразовываться в значение температуры.

Это все не праздные вопросы, ответив на которые, потребитель получает возможность выбрать для себя более подходящий датчик температуры, с которым его оборудование будет работать наилучшим образом. Разумеется, нельзя просто и однозначно дать ответ на вопрос, какой датчик температуры лучше, выбор предстоит сделать потребителю, предварительно ознакомившись с особенностями каждого типа датчиков.

Здесь мы сделаем краткий обзор трех основных типов термодатчиков (наиболее распространенных): термометр сопротивления, термистор или термопара. Между тем, потребителю важно сразу понимать, что точность получаемых данных о температуре зависит как от датчика, так и от преобразователя сигнала — вклад в неопределенность вносит как первичный датчик, так и преобразователь.

Порой при выборе приборов обращают внимание только на характеристики преобразователя, забывая о том, что разные датчики дадут разные дополнительные составляющие (в зависимости от выбранного типа датчика), которые необходимо будет учитывать при получении данных.

Термометры сопротивления — если нужна высокая точность

В данном случае чувствительным элементом выступает пленочный или проволочный резистор, с известной зависимостью сопротивления от температуры, помещенный в керамический или металлический корпус. Наиболее популярны платиновые (высокий температурный коэффициент), но также применяют никелевые и медные. Диапазоны и допуски, а также стандартные зависимости сопротивления от температуры для термометров сопротивления можно узнать, прочитав ГОСТ 6651-2009.

Преимущество термометров данного типа — широкий температурный диапазон, высокая стабильность, хорошая взаимозаменяемость. Особо устойчивы к вибрациям платиновые пленочные термометры сопротивления, однако рабочий диапазон у них уже.

Герметичные элементы ТС выпускаются как отдельные чувствительные элементы для миниатюрных датчиков, однако как для термометров сопротивления, так и для датчиков характерен один относительный минус — им требуется для работы трехпроводная или четрыехпроводная система, тогда измерения будут точными.

И еще, глазурь герметизирующая корпус должна подходить для выбранных условий, чтобы колебания температуры не привели бы к разрушению герметизирующего слоя датчика. Стандартный допуск платиновых термометров не более 0,1 °С, но возможна индивидуальная градуировка для достижения точности в 0,01 °С.

Более высокой точностью обладают эталонные платиновые термометры (ГОСТ Р 51233-98), их точность достигает 0,002 °С, но обращаться с ними нужно осторожно, ибо они не выносят тряски. К тому же стоимость их десятикратно выше стандартных платиновых термометров сопротивления.

Для измерений в условиях криогенных температур подойдет железно-родиевый термометр сопротивления. Аномальная температурная зависимость сплава и низкий ТКС позволяют такому термометру работать при температурах от 0,5 К до 500 К, причем стабильность при 20К достигает 0,15 мК/год.

Конструктивно чувствительный элемент термометра сопротивления — это четыре отрезка спирали, уложенные вокруг трубки из оксида алюминия, засыпанные чистым порошком оксида алюминия. Витки изолированы друг от друга, а сама спираль в принципе виброустойчива. Герметизация особо подобранной глазурью или цементом на основе того же оксида алюминия. Типичный диапазон для проволочных элементов — от -196 °С до +660 °С.

Второй вариант элемента (более дорогостоящий, применяется на объектах атомной промышленности) — полая конструкция, отличающаяся очень высокой стабильностью параметров. На металлический цилиндр наматывается элемент, причем поверхность цилиндра покрыта слоем оксида алюминия. Сам цилиндр изготовлен из особого металла сходного по коэффициенту теплового расширения с платиной. Стоимость термометров с полыми элементами очень высока.

Третий вариант — тонкопленочный элемент. На подложку из керамики наносится тончайший слой платины (порядка 0,01 микрона), который сверху покрывается стеклом или эпоксидной смолой.

Это самый дешевый тип элементов для термометров сопротивления. Малый размер и небольшой вес — главное достоинство тонкопленочного элемента. Такие датчики обладают высоким сопротивлением примерно в 1 кОм, что сводит на нет проблему двухпроводного присоединения. Однако стабильность тонких элементов уступает проволочным. Типичный диапазон для пленочных элементов — от -50 °С до +600 °С.

Спираль из платиновой проволоки, покрытая стеклом, — вариант весьма дорогого проволочного термометра сопротивления, который чрезвычайно хорошо герметизирован, устойчив к высокой влажности, однако диапазон рабочих температур относительно узок.

Термопары — для измерения высоких температур

Принцип действия термопары открыт в 1822 году Томасом Зеебеком, описать его можно так: в проводнике из гомогенного материала, обладающем свободными носителями заряда, при нагревании одного из измерительных контактов возникнет ЭДС. Или так: в замкнутой цепи из разнородных материалов, в условиях разности температур между спаями, возникает ток.

Вторая формулировка дает более точное понимание принципа работы термопары, в то время как первая отражает самую суть генерации термоэлектричества, и свидетельствует об ограничениях точности, связанных с термоэлектрической неоднородностью: для всей длины термоэлектрода решающий фактор — это наличие температурного градиента, поэтому погружение в среду при калибровке должно быть таким же, что и будущее рабочее положение датчика.

Термопары позволяют получить широчайший рабочий температурный диапазон и, что крайне важно, имеют самую высокую рабочую температуру из всех типов контактных термодатчиков. Спай может быть заземлен или приведен в плотный контакт с исследуемым объектом. Прост, надежен, прочен — это про датчик на базе термопары. Диапазоны и допуски, термоэлектрические параметры термопар можно узнать, прочитав ГОСТ Р 8.585-2001.

Есть у термопар и некоторые уникальные недостатки:

термоэдс нелинейна, что создает сложности при разработке преобразователей для них;
материал электродов нуждается в хорошей герметизации в силу химической неинертности оных, в силу их уязвимости к агрессивным средам;
термоэлектрическая неоднородность в силу коррозии или иных химических процессов, из-за которых состав немного меняется, вынуждает изменять градуировку; большая длина проводников порождает эффект антенны и делает термопару уязвимой для ЭМ-полей;
качество изоляции преобразователя становится очень важным аспектом если от термопары с заземленным спаем требуется малая инерция.

Термопары из благородных металлов (ПП-платинородий-платиновые, ПР-платинородий-платинородиевые) отличаются наивысшей точностью, наименьшей термоэлектрической неоднородностью нежели термопары из металлов неблагородных. Эти термопары стойки к окислению, потому имеют высокую стабильность.

При температурах до 50 °С они практически дают на выходе 0, поэтому нет надобности следить за температурой холодных спаев. Стоимость высокая, чувствительность малая — 10 мкВ/К при 1000 °С. Неоднородность при 1100 °С — в районе 0,25 °С. Загрязнение и окисление электродов создают нестабильность (родий окисляется при температурах от 500 до 900 °С), и электрическая неоднородность поэтому все же появляется. Пары из чистых металлов (платина-палладий, платина-золото) имеют лучшую стабильность.

Термопары которые широко используются в промышленности — часто из неблагородных металлов. Они недороги и вибростойки. Особенно удобны электроды, герметизированные кабелем с минеральной изоляцией — их можно установить в сложных местах. Термопары отличаются высокой чувствительностью, но термоэлектрическая неоднородность является недостатком дешевых моделей — ошибка может достигать 5 °С.

Периодическая калибровка оборудования в лаборатории бессмысленна, более полезно проверить термопару на месте рабочего монтажа. Самые термоэлектрически-неоднородные пары — нисил/нихросил. Главная составляющая неопределенности — учет температуры холодного спая.

Высокие температуры порядка 2500 °С измеряют вольфрам-рениевыми термопарами. Важно здесь устранить окислительные факторы, для чего прибегают к особым герметичным чехлам с инертным газом, а также к чехлам из молибдена и тантала с изоляцией оксидом магния и оксидом бериллия. И конечно, важнейшая область применения вольфрам-рения — термопары для ядерной энергетики в условиях нейтронных потоков.

Для термопар, конечно, не потребуются трехпроводная или четырехпроводная системы, но нужно будет использовать компенсационные и удлинительные провода, которые позволят передавать сигнал и за 100 метров к измерительному оборудованию с минимальными погрешностями.

Удлинительные провода — из того же металла, что и термопара, а компенсационные (медные) применяются для термопар из благородных металлов (для платины). Компенсационные провода станут источником неопределенности порядка 1-2 °С при большой разности температур, тем не менее для компенсационных проводов есть стандарт МЭК 60584-3.

Термисторы — для небольших диапазонов температур и специальных применений

Термисторы являются своеобразными термометрами сопротивления, только не проволочными, а спеченными в форме многофазных структур, в основе которых смешанные оксиды переходных металлов. Их главное преимущество — малые размеры, разнообразие всевозможных форм, малая инерция, низкая стоимость.

Термисторы бывают с отрицательным (NTC) или с положительным (PTC) температурным коэффициентом сопротивления. Наиболее распространены NTC, а РТС служат для очень узких температурных диапазонов (единицы градусов) в системах мониторинга и сигнализации. Наилучшая стабильность термисторов находится в диапазоне от 0 до 100 °С.

Термисторы бывают по форме дисковыми (до 18 мм), бусинковыми (до 1 мм), пленочными (толщина до 0,01 мм), цилиндрическими (до 40 мм). Термисторные датчики маленького размера позволяют исследоветелям измерять температуру даже внутри клеток и кровеносных сосудов.

Главным образом термисторы пользуются спросом для измерений низких температур благодаря их относительной нечувствительности к магнитным полям. Некоторые типы термисторов имеют рабочие температуры до минус 100 °С.

В основном термисторы представляют собой спеченные при температуре около 1200 °С на воздухе сложные многофазные структуры из гранулированных нитратов и оксидов металлов. Самые стабильные при температурах ниже 250 °С — NTC — термисторы из оксидов никеля и магния либо никеля, магния и кобальта.

Удельная проводимость термистора зависит от его химического состава, от степени окисления, от наличия добавок в виде металлов вроде натрия или лития.

Крохотные бусинковые термисторы наносят на два платиновых вывода, затем покрывают стеклом. У дисковых термисторов выводы припаиваются к платиновому покрытию диска.

Сопротивления термисторов выше чем у термометров сопротивления, обычно оно лежит в диапазоне от 1 до 30 кОм, поэтому здесь подходит двухпроводная система. Зависимость сопротивления от температуры близка к экспоненциальной.

Дисковые термисторы лучше всего взаимозаменяемы для диапазона от 0 до 70 °С в пределах погрешности 0,05 °С. Бусинковые — потребуют индивидуальной калибровки преобразователя для каждого экземпляра. Градуируют термисторы в жидкостных термостатах, сравнивая их параметры с идеальным платиновым термометром сопротивления шагами по 20 °С в диапазоне от 0 до 100 °С. Так достигается погрешность не более 5 мК.

Ранее ЭлектроВести писали, что поскольку производители выбирают разные компоненты для производства аккумуляторов, потребителям может быть трудно понять, как долго должны работать батареи в электромобилях. Компания Geotab провела исследование 6300 электромобилей с целью выяснить, какой средний срок службы у литий-ионной батареи.

По материалам: electrik.info.

Датчик температуры термопары и датчики

Выбор термопары Термопары широко используются датчики температуры. Они недороги, взаимозаменяемы, надежны и могут измерять широкий диапазон температур. Термопары в основном состоят из двух разнородных металлов / сплавов, которые при соединении будут генерировать слабый сигнал, если существует разница температур между горячим спайком (измерительным спайком) и холодным спайом или опорным спайом. Сигнал зависит только от разности температур, и поэтому термопара не может быть проверена надлежащим образом, если оба перехода имеют одинаковую температуру. Хотя для изготовления термопары можно использовать практически любой тип металла, используется ряд стандартных типов, поскольку они имеют предсказуемые выходные напряжения и большие температурные градиенты.

Важно, чтобы проводка от термопары (холодный спай) к измерительному прибору была выполнена из компенсирующего или расширяющего материала той же калибровки, что и у термопары. Использование медного провода или другого материала приведет к потере ЭМС и, следовательно, к ошибке. Закон о промежуточных металлах гласит, что третий металл, вставленный между двумя разнородными металлами соединения термопары, не будет иметь эффекта при условии, что оба соединения имеют одинаковую температуру. Этот закон также важен при построении контактов термопары. Допускается создание соединения термопары путем пайки двух металлов, так как припой не повлияет на показания. На практике соединения термопар делаются путем сварки двух металлов; Это гарантирует, что производительность не ограничена температурой плавления припоя.

Термопары доступны в виде недорогих «голых» термопар, которые обеспечивают быстрое время отклика, встроены в зонды или датчики в металлической оболочке с минеральной изоляцией. Доступен широкий спектр датчиков, подходящих для различных измерительных применений (промышленные, научные, температура пищевых продуктов, медицинские исследования и т. Д.). При выборе термопары учитывайте тип термопары, изоляцию и конструкцию зонда. Все это повлияет на измеряемый температурный диапазон, точность и достоверность показаний. Доступен широкий спектр датчиков, подходящих для различных измерительных применений (промышленные, научные, температура пищевых продуктов, медицинские исследования и т. Д.).

Тип К термопара (Хромель / Alumel)

Тип K — термопара общего назначения. Это недорого и, благодаря своей популярности, доступно в широком ассортименте зондов. Термопары доступны в диапазоне от -200 ° C до + 1200 ° C. Чувствительность составляет около 41 мкВ / ° C. Используйте тип K, если у вас нет веских причин не делать этого.

Материал + Хромель / — Алюмель
Цвет + желтый / — красный

Тип J термопара (железо / константан)

Ограниченный диапазон (от -40 до + 750 ° C) делает тип J менее популярным, чем тип K. Основное применение — более старое оборудование, которое не может принимать «современные» термопары. J-типы не следует использовать при температуре выше 760 ° C, поскольку резкое магнитное преобразование приведет к постоянной децибрации.

Материал + железо / — константан

Цвет Белый / Красный

Термопара типа N (Nicrosil / Нисил)

Высокая стабильность и стойкость к высокотемпературному окислению делают Тип N пригодным для высокотемпературных измерений без затрат на платину типов (B, R, S). Разработанный, чтобы быть улучшенным ‘K’, это становится все более и более популярным.

Материал + Nicrosil /
Цвет Нила + Оранжевый / — Красный

Термопары типов B, R и S являются термопарами из «благородных» металлов и имеют схожие характеристики. Они являются наиболее стабильными из всех термопар, но из-за их низкой чувствительности (около 10 мкВ / 0C) они обычно используются только для высокотемпературных измерений (> 600 ° C). Все эти термопары из благородных металлов требуют керамических защитных кожухов высокой чистоты, предназначенных для использования в промышленности.

Термопара типа B (платина / родий)

Подходит для измерений при высоких температурах до 1800 ° C.

Тип R термопара (платина / родий)

Подходит для измерений при высоких температурах до 1600 ° C. Низкая чувствительность (10 мкВ / ° C) и высокая стоимость.

Термопара типа S (платина / родий)

Подходит для высокотемпературных измерений до 1600 ° C. Благодаря высокой стабильности тип S используется в качестве стандарта для точки плавления золота (1064,43 ° C).

инструкции

Меры предосторожности и замечания по использованию термопар

Большинство проблем измерения и ошибок с термопарами происходят из-за отсутствия понимания того, как работают термопары. Термопары могут страдать от старения, и в результате точность может меняться, особенно после длительного воздействия температур в конце их полезного рабочего диапазона. Вот некоторые из наиболее распространенных вопросов для рассмотрения.

Проблемы с подключением

Многие ошибки измерения вызваны непреднамеренными контактами термопар. Любое соединение двух разных металлов приведет к соединению. Если вам необходимо увеличить длину проводников вашей термопары, вы должны использовать удлинительный кабель для термопары (например, тип K для термопар типа K). Использование любого другого типа провода будет иметь соединение термопары. Используемые разъемы должны быть изготовлены из соответствующего материала термопары, и соблюдайте правильную полярность. Любое закорачивание проводов термопары в головке или клеммном соединителе создаст другое соединение, и прибор будет считывать эту температуру, а не температуру горячего соединения.

Сопротивление свинца

Для улучшения времени отклика термопары изготавливаются из тонкой проволоки (в случае платиновых типов стоимость также учитывается). Это может привести к высокому сопротивлению термопары, что может сделать его чувствительным к шуму, а также может вызвать ошибки из-за входного сопротивления измерительного прибора. Типичная оголенная термопара с проводом 32AWG (диаметр 0,25 мм) будет иметь сопротивление около 15 Ом / метр. Если требуются термопары с тонкими проводами или длинные кабели, стоит сделать провода термопары короткими, а затем использовать удлинительный провод термопары (который намного толще, поэтому сопротивление ниже). работать между термопарой и измерительным прибором.

интерференция

Выход термопары является слабым сигналом, поэтому он подвержен электрическим помехам. Если ваш датчик находится в шумной обстановке (например, рядом с электродвигателем), рекомендуется использовать экранированный удлинительный кабель. Если датчик шума подозревается, выключите любое подозрительное оборудование и проверьте, не изменились ли показания.

Для термопары функция обслуживания невозможна, но рекомендуется провести плановые проверки калибровки.

— Термопары дрейфуют при калибровке, но скорость дрейфа зависит от времени и температуры.

— В известном источнике температуры проверьте выход термопары по градусам термопары C из таблицы.

— Термопары или их проводка могут замыкаться или размыкать цепь, вызывая сигналы об ошибках. Другим условием неисправности регистраторов или передатчиков данных является плохое сопротивление изоляции между проводниками и землей, что приводит к заземлению контура термопары.

Если термопара показывает какое-либо из 3 состояний неисправности, ее необходимо заменить.

Принцип действия термопар (термоэлектрический преобразователь)

Термопара (термоэлектрический преобразователь) — устройство, применяемое для измерения температуры в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматики.

Международный стандарт на термопары МЭК 60584 (п.2.2) дает следующее определение термопары: Термопара — пара проводников из различных материалов, соединенных на одном конце и формирующих часть устройства, использующего термоэлектрический эффект для измерения температуры.

Для измерения разности температур зон, ни в одной из которых не находится вторичный преобразователь (измеритель термо-ЭДС), удобно использовать дифференциальную термопару: две одинаковые термопары, соединенные навстречу друг другу. Каждая из них измеряет перепад температур между своим рабочим спаем и условным спаем, образованным концами термопар, подключёнными к клеммам вторичного преобразователя, но вторичный преобразователь измеряет разность их сигналов, таким образом, две термопары вместе измеряют перепад температур между своими рабочими спаями.

Схема термопары типа К. При температуре спая проволок из хромеля и алюмеля равной 300 °C и температуре свободных концов 0 °C развивает термо-ЭДС 12,2 мВ.

Фотография термопары

Принцип действия

Принцип действия основан на эффекте Зеебека или, иначе, термоэлектрическом эффекте. Между соединёнными проводниками имеется контактная разность потенциалов; если стыки связанных в кольцо проводников находятся при одинаковой температуре, сумма таких разностей потенциалов равна нулю. Когда же стыки находятся при разных температурах, разность потенциалов между ними зависит от разности температур. Коэффициент пропорциональности в этой зависимости называют коэффициентом термо-ЭДС. У разных металлов коэффициент термо-ЭДС разный и, соответственно, разность потенциалов, возникающая между концами разных проводников, будет различная. Помещая спай из металлов с отличными от нуля коэффициентами термо-ЭДС в среду с температурой Т1, мы получим напряжение между противоположными контактами, находящимися при другой температуре Т2, которое будет пропорционально разности температур Т1 и Т2.

Способ подключения (Схема подключения)

Наиболее распространены два способа подключения термопары к измерительным преобразователям: простой и дифференциальный. В первом случае измерительный преобразователь подключается напрямую к двум термоэлектродам. Во втором случае используются два проводника с разными коэффициентами термо-ЭДС, спаянные в двух концах, а измерительный преобразователь включается в разрыв одного из проводников.

Для дистанционного подключения термопар используются удлинительные или компенсационные провода. Удлинительные провода изготавливаются из того же материала, что и термоэлектроды, но могут иметь другой диаметр. Компенсационные провода используются в основном с термопарами из благородных металлов и имеют состав, отличный от состава термоэлектродов. Требования к проводам для подключения термопар установлены в стандарте МЭК 60584-3.

Следующие основные рекомендации позволяют повысить точность измерительной системы, включающей термопарный датчик:

Миниатюрную термопару из очень тонкой проволоки следует подключать только с использованием удлинительных проводов большего диаметра;
Не допускать по возможности механических натяжений и вибраций термопарной проволоки;
При использовании длинных удлинительных проводов, во избежание наводок, следует соединить экран провода с экраном вольтметра и тщательно перекручивать провода;
По возможности избегать резких температурных градиентов по длине термопары;
Материал защитного чехла не должен загрязнять электроды термопары во всем рабочем диапазоне температур и должен обеспечить надежную защиту термопарной проволоки при работе во вредных условиях;
Использовать удлинительные провода в их рабочем диапазоне и при минимальных градиентах температур;
Для дополнительного контроля и диагностики измерений температуры применяют специальные термопары с четырьмя термоэлектродами, которые позволяют проводить дополнительные измерения сопротивления цепи для контроля целостности и надежности термопар.

Применение термопар

Для измерения температуры различных типов объектов и сред, а также в автоматизированных системах управления и контроля. Термопары из вольфрам-рениевого сплава являются самыми высокотемпературными контактными датчиками температуры. Такие термопары незаменимы в металлургии для контроля температуры расплавленных металлов.

В 1920-х — 1930-х годах термопары использовались для питания простейших радиоприемников и других слаботочных приборов. Вполне возможно использование термогенераторов для подзарядки АКБ современных слаботочных приборов (телефоны, камеры и т. п.) с использованием открытого огня.

Преимущества термопар

Высокая точность измерения значений температуры (вплоть до ±0,01 °С).
Большой температурный диапазон измерения: от −250 °C до +2500 °C.
Простота.
Дешевизна.
Надёжность.

Недостатки

Для получения высокой точности измерения температуры (до ±0,01 °С) требуется индивидуальная градуировка термопары.
На показания влияет температура свободных концов, на которую необходимо вносить поправку. В современных конструкциях измерителей на основе термопар используется измерение температуры блока холодных спаев с помощью встроенного термистора или полупроводникового датчика и автоматическое введение поправки к измеренной ТЭДС.
Эффект Пельтье (в момент снятия показаний необходимо исключить протекание тока через термопару, так как ток, протекающий через неё, охлаждает горячий спай и разогревает холодный).
Зависимость ТЭДС от температуры существенно нелинейна. Это создает трудности при разработке вторичных преобразователей сигнала.
Возникновение термоэлектрической неоднородности в результате резких перепадов температур, механических напряжений, коррозии и химических процессов в проводниках приводит к изменению градуировочной характеристики и погрешностям до 5 К.
На большой длине термопарных и удлинительных проводов может возникать эффект «антенны» для существующих электромагнитных полей.

Типы термопар

Технические требования к термопарам определяются ГОСТ 6616-94.Стандартные таблицы для термоэлектрических термометров (НСХ), классы допуска и диапазоны измерений приведены в стандарте МЭК 60584-1,2 и в ГОСТ Р 8.585-2001.

платинородий-платиновые
платинородий-платиновые
платинородий-платинородиевые
железо-константановые (железо-медьникелевые)
медь-константановые (медь-медьникелевые)
нихросил-нисиловые (никельхромникель-никелькремниевые)
хромель-алюмелевые
хромель-константановые
хромель-копелевые
медь-копелевые
сильх-силиновые
вольфрам и рений — вольфрамрениевые

Точный состав сплава термоэлектродов для термопар из неблагородных металлов в МЭК 60584-1 не приводится. НСХ для хромель-копелевых термопар ТХК и вольфрам-рениевых термопар определены только в ГОСТ Р 8.585-2001. В стандарте МЭК данные термопары отсутствуют. По этой причине характеристики импортных датчиков из этих металлов могут существенно отличаться от отечественных, например импортный Тип L и отечественный ТХК не взаимозаменяемы. При этом, как правило, импортное оборудование не рассчитано на отечественный стандарт.

В настоящее время стандарт МЭК 60584 пересматривается. Планируется введение в стандарт вольфрам-рениевых термопар типа А-1, НСХ для которых будет соответствовать российскому стандарту, и типа С по стандарту АСТМ.

В 2008 г. МЭК ввел два новых типа термопар: золото-платиновые и платино-палладиевые. Новый стандарт МЭК 62460 устанавливает стандартные таблицы для этих термопар из чистых металлов. Аналогичный Российский стандарт пока отсутствует.

Сравнение термопар

Таблица ниже описывает свойства нескольких различных типов термопары. В пределах колонок точности, T представляет температуру горячего спая, в градусах Цельсия. Например, термопара с точностью В±0.0025Г—T имела бы точность В±2.5 В°C в 1000 В°C.

Тип термопары	Темп. коэффициент, μV/°C	Температурный диапазон °C (длительно)	Температурный диапазон °C (кратковременно)	Класс точности 1 (°C)	Класс точности 2 (°C)
K	41	0 до +1100	−180 до +1300	±1.5 от −40 °C до 375 °C ±0.004×T от 375 °C до 1000 °C	±2.5 от −40 °C до 333 °C ±0.0075×T от 333 °C до 1200 °C
J	55.2	0 до +700	−180 to +800	±1.5 от −40 °C до 375 °C ±0.004×T от 375 °C до 750 °C	±2.5 от −40 °C до 333 °C ±0.0075×T от 333 °C до 750 °C
N		0 до +1100	−270 to +1300	±1.5 от −40 °C до 375 °C ±0.004×T от 375 °C до 1000 °C	±2.5 от −40 °C до 333 °C ±0.0075×T от 333 °C до 1200 °C
R		0 до +1600	−50 to +1700	±1.0 от 0 °C до 1100 °C ±[1 + 0.003×(T − 1100)] от 1100 °C до 1600 °C	±1.5 от 0 °C до 600 °C ±0.0025×T от 600 °C до 1600 °C
S		0 до 1600	−50 до +1750	±1.0 от 0 °C до 1100 °C ±[1 + 0.003×(T − 1100)] от 1100 °C до 1600 °C	±1.5 от 0 °C до 600 °C ±0.0025×T от 600 °C до 1600 °C
B		+200 до +1700	0 до +1820		±0.0025×T от 600 °C до 1700 °C
T		−185 до +300	−250 до +400	±0.5 от −40 °C до 125 °C ±0.004×T от 125 °C до 350 °C	±1.0 от −40 °C до 133 °C ±0.0075×T от 133 °C до 350 °C
E	68	0 до +800	−40 до +900	±1.5 от −40 °C до 375 °C ±0.004×T от 375 °C до 800 °C	±2.5 от −40 °C до 333 °C ±0.0075×T от 333 °C до 900 °C

Источник: wikipedia

СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ ЗАПРОСИТЬ ЦЕНУ Термопары

Щелкните изображение, чтобы увеличить

Термопары измеряют температуру на основе потенциала напряжения. Они состоят из двух разнородных электрических проводников, соединенных в электрические соединения. Когда переходы находятся при разных температурах, в результате термоэлектрического эффекта создается зависящее от температуры напряжение, и вы можете интерпретировать это напряжение для измерения температуры.

Durex Industries производит надежные и прочные промышленные датчики термопар. Термопары обеспечивают быструю температурную реакцию, что позволяет применять их в большинстве приложений для измерения и регулирования температуры. Мы готовы предоставить лучшие решения для датчиков температуры с термопарами.

КАК РАБОТАЮТ ДАТЧИКИ ТЕРМОПАРЫ

Спай термопары — это одноточечный спай между двумя разнородными металлами. Это соединение создает сигнал известного уровня в милливольтах, который изменяется при повышении или понижении температуры технологического процесса.Сигнал в милливольтах используется в качестве входа для измерения температуры для контроллера температуры.

В зависимости от диапазона рабочих температур процесса, характеристик точности и совместимости материалов наши датчики доступны в термопарах типа K, термопарах типа J, термопарах типа E, термопарах типа T, термопарах типа S, термопарах типа R и других комбинациях разнородных металлов. . Durex Industries производит датчики температуры с термопарами, которые могут быть спроектированы с заземленными или незаземленными переходами и размещены в изоляционных материалах оболочки, которые предназначены для наилучшего соответствия форме условиям применения.

СООБРАЖЕНИЯ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ МЕЖДУ ЗАЗЕМЛЕННЫМИ И НЕЗАЗЕМЛЕННЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ

Заземленные спайки термопар физически касаются металлической оболочки датчика температуры, и они электрически заземлены. Это физическое соединение дает им более быстрое время отклика, но также может сделать их восприимчивыми к электрическим помехам. Эти паразитные напряжения могут повлиять на точность и контроль измерений.

Незаземленные спая термопары, однако, не подвержены влиянию электрических шумов, поскольку между ними и металлической оболочкой датчика температуры нет физического или электрического контакта.Однако отсутствие контакта сокращает время реакции на изменение температуры.

ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЕ ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕРМОПАРЫ

Durex Industries разрабатывает и производит качественные термопары на заказ более 40 лет. Наша команда инженеров поможет вам разработать конструкцию датчика термопары, которая соответствует вашим требованиям.

Спросите нас, как мы можем помочь вам с выпуском вашего OEM-продукта. Чтобы узнать больше о наших термопарах и о том, как Durex может вам помочь, свяжитесь с нами сегодня.

Нужна помощь в принятии решения о том, какой тип датчика температуры подходит для вашего применения, просмотрите наше руководство по выбору элемента датчика температуры.

Durex предлагает испытания при стандартных температурах для определения допусков начальной калибровки для термопар. Все калибровочные испытания полностью отслеживаются Национальным институтом стандартов и технологий (NIST). Калибровка также доступна для рабочих температур, отличных от стандартных, в диапазоне от -100 ° F до 3000 ° F (от -79 ° C до 1650 ° C) в зависимости от материала.Сертификаты поставляются на все калиброванные позиции.

Калибровка термопары

Калибровка (тип T / C)	Доступные температуры	Применимые спецификации
Термопары типа E, J, K, T	от 32 ° F до 2300 ° F (от 0 ° C до 1250 ° C)	ASTM E 207 / ASTM E 220
Термопары типа R, S	от 32 ° F до 3000 ° F (от 0 ° C до 1649 ° C)	ASTM E 230 / ANSI MC 96.1
Термопары типа E, K, T	от -320 ° F и от -110 ° F до 23 ° F (от -196 ° C и от -79 ° C до 0 ° C)

Durex производит сборки термопар со следующими вариантами калибровки.

ANSI Letter	Код и калибровка Durex	Описание калибровки
Термопара типа E	E / Chromel P-Constantan	Стандартные пределы от 32 ° F до 1652 ° F (от 0 ° C до 900 ° C) 1.7 ° C или 0,5% тол.
Термопара типа E	E / Chromel P-Constantan	Специальные пределы от 32 ° F до 1652 ° F (от 0 ° C до 900 ° C) 1,0 ° C или 0,4% доп.
Термопара типа J	Дж / Железо — Константин	Стандартные пределы от 32 ° F до 1382 ° F (от 0 ° C до 750 ° C) 2,2 ° C или 0,75% доп.
Термопара типа J	Дж / Железо — Константин	Специальные пределы от 32 ° F до 1382 ° F (от 0 ° C до 750 ° C) 1,1 ° C или 0,4% доп.
Термопара типа K	K / Chromel P-Alumel	Стандартные пределы от 32 ° F до 2282 ° F (от 0 ° C до 1250 ° C) 2.2 ° C или 0,75% тол.
Термопара типа K	K / Chromel P-Alumel	Специальные пределы от 32 ° F до 2282 ° F (от 0 ° C до 1250 ° C) 1,1 ° C или 0,4% доп.
Термопара типа T	T / Медь-константан	Стандартные пределы от 32 ° F до 662 ° F (от 0 ° C до 350 ° C) 1,0 ° C или 0,75% доп.
Термопара типа T	T / Медь-константан	Специальные пределы от 32 ° F до 662 ° F (от 0 ° C до 350 ° C) 0,5 ° C или 0,4% доп.
Термопара типа R	R / Pt 13% родий-платина	Стандартные пределы от 32 ° F до 2642 ° F (от 0 ° C до 1450 ° C) 1.5 ° C или 0,25% тол.
Термопара типа R	R / Pt 13% родий-платина	Специальные пределы от 32 ° F до 2642 ° F (от 0 ° C до 1450 ° C) 0,6 ° C или 0,1% доп.
Термопара типа S	S / Pt 10% родий-платина	Стандартные пределы от 32 ° F до 2642 ° F (от 0 ° C до 1450 ° C) 1,5 ° C или 0,25% доп.
Термопара типа S	S / Pt 10% родий-платина	Специальные пределы от 32 ° F до 2642 ° F (от 0 ° C до 1450 ° C) 0,6 ° C или 0,1% доп.

Характеристики диаметра оболочки термопары

Код оболочки	т	Y	Вт	А	B	В	C	D	E	F	H
Диаметр оболочки	.020 «	.032 «	.040 «	.062 «	.125 «	.156 «	.188 «	.250 «	.313 «	.375 «	. 500 «
Калибр провода	38	34	33	30	24	22	20	18	16	15	11
Максимальная длина	100 ‘	150 ‘	200 ‘	400 ‘	250 ‘	200 ‘	175 ‘	100 ‘	55 ‘	40 ‘	30 мин.

Характеристики термопары

Оболочка — Допуски: Внешний диаметр ± 0.002 ”номинального размера.

Покрытие — Отожженный светлый, 32 микродюйма или лучше.

Изоляция — Оксид магния высокой чистоты является стандартным; доступны оксид магния сверхвысокой чистоты и оксид алюминия.

Конфигурации — Доступны диаметры оболочки от 0,020 дюйма до 0,500 дюйма. Двухпроводная (одинарная) и четырехпроводная (двухконтурная) конфигурации являются стандартными для большинства диаметров.

Формуемость — Минимальное количество радия: двукратный диаметр оболочки для большинства материалов термопар.Если требуется специальная формовка, проконсультируйтесь с Durex Industries.

Свариваемость — Оболочку термопары можно паять, паять или сваривать без потери сопротивления изоляции. Сварка специальных материалов оболочки заказчиком не рекомендуется.

Физические испытания

Размерно-визуальный
Утечка гелия
Рентгенографический (рентгеновский)
Проникновение красителя
Металлургический в соответствии с ASTM E-2, E-3 и E-112
Плотность уплотнения согласно RDT C2-IT

Электрические испытания

Калибровка по ASTM E-220, прослеживаемая к NIST
Сопротивление изоляции
Сопротивление провода (Ом на футовую петлю)
Время отклика согласно RDT C2-3T
Температурный цикл согласно ASTM E-225

ASTM Testing — Термопары в оболочке и термопары в оболочке испытываются с использованием следующих спецификаций:

ASTM E585 Стандартные спецификации для материалов термопар на основе металла с оболочкой.
ASTM E608 Стандартные спецификации для термопар из недрагоценных металлов в металлической оболочке.
ASTM E780 Стандартный метод измерения сопротивления изоляции материала термопары в оболочке при комнатной температуре.
ASTM E839 Стандартные методы испытаний термопар в оболочке и материала термопар в оболочке.

Сопротивление изоляции

Номинальный наружный диаметр оболочки	Прикладной D.C. Напряжение (мин.)	Сопротивление изоляции, МОм
Диаметр 0,030 дюйма и меньше	50	ASTM E 207 / ASTM E 220
Диаметр 0,030 дюйма и меньше	50	ASTM E 230 / ANSI MC 96.1
.062 ”Диаметр и больше	500	1000

Доступны специальные опции — свяжитесь с нами для получения технической поддержки.

Датчики термопары

используются в самых разных областях. Их можно использовать при криогенных температурах для расплавленной стали выше 1500 ° C.

Обычно промышленные термопары можно встретить в:

Обработка металлов (алюминий, сталь и другие металлы)
Духовки, печи, сушильные камеры
Обработка пластика
Пищевая промышленность и приготовление пищи
Химическая и нефтехимическая переработка
Целлюлозно-бумажные комбинаты
Электростанции
Двигатели

Цветовые коды

были приняты различными национальными и международными агентствами по стандартизации для идентификации проводов термопар и термопар.В Соединенных Штатах провода для термопар обычно имеют коричневую общую оболочку. Для типов B, R и S цветовые коды относятся к обычно используемому компенсирующему кабелю.

Тип	США ANSI 96.1	Соединенное Королевство BS 1843	Германия 43714	Франция NF C42-323	Япония JIS C1610-1981
E	фиолетовый + Фиолетовый — Красный	коричневый + Коричневый — Синий	Черный + Красный — Чёрный		фиолетовый + Красный — Белый
Дж	Черный + Белый — Красный	Черный + Желтый — Синий	Синий + Красный — Синий	Черный + Желтый — Чёрный	желтый + Красный — Белый
К	желтый + Желтый — Красный	Красный + Коричневый — Синий	Зеленый + Красный — Зеленый	желтый + Желтый — Фиолетовый	Синий + Красный — Белый
N	Оранжевый + Оранжевый — Красный
B	Серый + Серый — Красный		Серый + Красный — Серый		Серый + Красный — Белый
R	Зеленый + Чёрный — Красный	Зеленый + Белый — Синий			Черный + Красный — Белый
S	Зеленый + Чёрный — Красный	Зеленый + Белый — Синий	Белый + Красный — Белый	Зеленый + Желтый — Зеленый	Черный + Красный — Белый
т	Синий + Синий — Красный	Синий + Белый — Синий	коричневый + Красный — Коричневый	Синий + Желтый — Синий	коричневый + Красный — Белый

Все, что вам нужно знать о термопарах

Термопары относятся к популярным типам чувствительных элементов, используемых для измерения температуры в промышленных приложениях.Они выбираются из других датчиков, таких как термисторы, полупроводники и детекторы термометров сопротивления (RTD). Позвольте нам больше узнать о термопарах, их преимуществах и использовании.

Общие сведения о конструкции датчиков термопар

Термопары — это датчики температуры, состоящие из двух металлических сплавов, создающих напряжение. Это напряжение прямо пропорционально разнице температур между проводниками термопар. Каждый датчик термопары состоит из двух концов — измерительного конца (горячий спай) и конца электродвижущей силы или ЭДС (холодный спай).При изменении температуры горячего спая создается изменение ЭДС на холодном спайе. Эта выходная ЭДС регистрируется контроллером. ЭДС на выходе увеличивается с ростом температуры.

В зависимости от области применения для создания необходимого напряжения могут использоваться разные типы металлов. Это позволяет поставлять термопары в различных калибровках для удовлетворения различных требований к температуре применения.

Преимущества датчиков термопар

Существует ряд причин, которые подтверждают популярность датчиков термопар среди потребителей:

Автономный источник питания:
По мере увеличения выходной ЭДС в соответствии с изменениями температуры нет необходимости во внешнем источнике питания.Таким образом, термопары самодостаточны в своей работе.
Просто и надежно:
Конструктивно эти датчики просты, но надежны. Они изготовлены из различных типов высокопрочных металлов, включая алюминий, железо, медь и платину. Это позволяет использовать датчики в различных промышленных приложениях с высокими требованиями.
Недорого:
Термопары, как известно, недороги с точки зрения цены. По сравнению с RTD они оказались почти в три раза дешевле, чем RTD.
Широкий диапазон температур:
Термопары непосредственно измеряют температуру в приложении. Они могут измерять температуру до 2600oC.

Термопары — Промышленное применение

Преимущества термопар делают его идеальным устройством для измерения температуры для различных промышленных применений:

Электродуговые печи
Противотуманные машины
Газовые турбины
Автомобильные дизельные двигатели
Промышленные печи
Милливольтные системы контроля газа

Термопарные датчики могут обеспечить точные характеристики измерения для промышленных приложений с экстремальными температурами.Они экономичны, надежны, быстро реагируют и очень эффективны на многие годы вперед.

Термопары

Введение в измерение температуры

Термопара — датчик для измерения температуры. Этот датчик состоит из двух разнородных металлических проводов, соединенных одним концом и подключенных к термометр с термопарой или другое устройство с функцией термопары на другом конце.При правильной настройке термопары могут обеспечивать измерения температуры. в широком диапазоне температур. Термопары

известны своей универсальностью в качестве датчиков температуры, поэтому обычно используются в широком спектре приложений — от термопар промышленного использования до обычных термопар, используемых в коммунальных службах и обычных приборах. Из-за широкого диапазона моделей и технических характеристик чрезвычайно важно понимать его основную структуру, принцип работы и диапазоны, чтобы лучше определить, какой тип и материал термопары подходит для вашего применения.

Подробнее о термопарах

Эффект Зеебека

В 1821 году Томас Зеебек обнаружил непрерывное протекание тока в термоэлектрической цепи, когда два провода из разнородных металлов соединяются на обоих. заканчивается и один из концов нагревается.

Как работает термопара?

Когда два провода, состоящие из разнородных металлов, соединяются на обоих концах и один из концов нагревается, в проводе протекает постоянный ток. термоэлектрическая цепь. Если эта цепь разорвана в центре, сетевое напряжение холостого хода (напряжение Зеебека) является функцией соединения температура и состав двух металлов. Это означает, что когда соединение двух металлов нагревается или охлаждается, создается напряжение, которое может быть обратно соотнесено с температура.

Типы термопар

Термопары доступны в различных комбинациях металлов или калибровок. Наиболее распространены термопары из «основного металла», известные как типы J, K, T, E. и N. Существуют также высокотемпературные калибровки — также известные как термопары из благородных металлов — типов R, S, C и GB.

Каждая калибровка имеет свой диапазон температур и среду, хотя максимальная температура зависит от диаметра провода, используемого в термопара.

Хотя калибровка термопары определяет диапазон температур, максимальный диапазон также ограничен диаметром термопары. провод. То есть очень тонкая термопара может не достичь полного диапазона температур.

Термопары типа

K известны как универсальные термопара из-за невысокой стоимости и температурного диапазона.

Как выбрать термопару

1.Определите область применения, в которой будет использоваться термопара

2. Проанализируйте диапазоны температур, в которых будет работать термопара

3. Примите во внимание любую химическую стойкость, необходимую для материала термопары или оболочки

4. Оцените потребность в стойкости к истиранию и вибрации

5. Перечислите все требования для установки.

Как выбрать тип термопары?

Поскольку термопары измеряют в широком диапазоне температур и могут быть относительно прочными, термопары очень часто используются в промышленности.При выборе термопары используются следующие критерии:
— Температурный диапазон
— Химическая стойкость термопары или материала оболочки
— Устойчивость к истиранию и вибрации
— Требования к установке (может потребоваться совместимость с существующим оборудованием; существующие отверстия могут определять диаметр зонда)

Какое время отклика термопары?

Постоянная времени определяется как время, необходимое датчику для достижения 63.2% ступенчатого изменения температуры при заданном наборе условий. Чтобы датчик приблизился к 100% значения ступенчатого изменения, требуется пять постоянных времени. Термопара с открытым спаем обеспечивает самый быстрый отклик. Кроме того, чем меньше диаметр оболочки зонда, тем быстрее отклик, но максимальная температура может быть ниже. Однако имейте в виду, что иногда оболочка зонда не может выдерживать полный диапазон температур термопары.Узнайте больше о времени отклика термопар.

Как мне узнать, какой тип соединения выбрать?

Доступны зонды с термопарами в оболочке с одним из трех типов спая: заземленный, незаземленный или открытый. На конце зонда с заземленным переходом провода термопары физически прикреплены к внутренней стороне стенки зонда. Это приводит к хорошей теплопередаче. снаружи через стенку зонда до спая термопары.В незаземленном зонде спай термопары отделен от стенки зонда. Время отклика ниже, чем у заземленного типа, но незаземленный обеспечивает гальваническую развязку.

Выберите подходящую термопару

Термопара с бисером и проволокой
Формы вращающихся анемометров с механической скоростью могут быть описаны как принадлежащие к классу лопастных или пропеллерных.С этим стилем анемометра ось вращения должна быть параллельна направлению ветра и, следовательно, обычно горизонтальна. На открытых пространствах ветер меняется по направлению, и ось должна следовать за его изменениями. В случаях, когда направление движения воздуха всегда одно и то же, как, например, в вентиляционных шахтах и зданиях, используются ветровые лопатки, известные как счетчики воздуха, которые дают наиболее удовлетворительные результаты. полученные результаты.Пластинчатые анемометры доступны с дополнительными функциями, такими как измерение температуры, влажности и точки росы, измерение объема. возможность преобразования и регистрации данных. Зонд термопары
Зонд термопары состоит из провода термопары, помещенного внутри металлической трубки.Стенка трубки называется оболочкой зонда. Общий материалы оболочки включают нержавеющую сталь и Inconel®. Инконель поддерживает более высокие диапазоны температур, чем нержавеющая сталь, однако нержавеющая сталь часто предпочтительнее из-за его широкой химической совместимости. Для очень высоких температур также доступны другие экзотические материалы для оболочки. Посмотреть нашу линию высоких температурные экзотические термопары.

Наконечник зонда термопары доступен в трех различных стилях. Заземленный, незаземленный и незащищенный. С заземленным наконечником термопара находится в контакт со стенкой оболочки. Заземленный переход обеспечивает быстрое время отклика, но он наиболее чувствителен к контурам электрического заземления. В необоснованном спаев термопара отделяется от стенки оболочки слоем изоляции. Наконечник термопары выступает за пределы стенки оболочки с открытым спаем.Термопары с открытым спаем лучше всего подходят для измерения воздуха.

Поверхностный зонд
Для большинства типов датчиков температуры измерение температуры твердой поверхности затруднено. Чтобы обеспечить точное измерение, весь область измерения датчика должна соприкасаться с поверхностью.Это сложно при работе с жестким датчиком и жесткой поверхностью. С термопары изготовлены из гибких металлов, спай может быть плоским и тонким, чтобы обеспечить максимальный контакт с жесткой твердой поверхностью. Эти термопары являются отличным выбором для измерения поверхности. Термопару можно даже встроить в механизм, который вращается, что делает ее пригодной для измерения температура движущейся поверхности.Тип K — это ChrOMEGA ™ / AlOMEGA ™. Беспроводные термопары
Беспроводные передатчики Bluetooth, которые подключаются к смартфонам или столам для регистрации и мониторинга измерений температуры.Эти преобразователи измеряют различные входные сигналы датчиков, включая, помимо прочего, температуру, pH, RTD, относительную влажность. Передача данных осуществляется по беспроводной технологии Bluetooth на смартфон или планшет. с установленным приложением. Приложение позволит смартфону выполнить сопряжение и настроить несколько передатчиков.

Часто задаваемые вопросы

Какова точность и температурный диапазон различных термопар?

Вы можете узнать больше о точности термопары и диапазонах температур с помощью этого цветового кода термопары. Таблица.Важно помнить, что и точность, и дальность зависят от таких факторов, как сплавы термопары, измеряемая температура, конструкция датчика, материал оболочки, измеряемая среда, состояние среды (жидкой, твердой или газообразной) и диаметром либо провода термопары (если он оголен), либо диаметром оболочки (если провод термопары не обнажены, но обшиты).

Что использовать: заземленный или незаземленный зонд?

Это зависит от приборов.Если есть вероятность, что может быть ссылка на землю (обычная для контроллеров с неизолированными входами), тогда требуется незаземленный зонд. Если прибор представляет собой портативный измеритель, то почти всегда можно использовать заземленный зонд.

Можно ли использовать какой-либо мультиметр для измерения температуры с помощью термопар?

Величина термоэлектрического напряжения зависит от закрытого (чувствительного) конца, а также открытого (измерительного) конца отдельных выводов термопары из сплава.Приборы для измерения температуры, в которых используются термопары, учитывают температуру на измерительном конце для определения температуры на измерительном конце. Большинство милливольтметров не имеют этой возможности, и они не имеют возможности выполнять нелинейное масштабирование для преобразования измерения милливольтметра в значение температуры. Можно использовать справочные таблицы для корректировки определенных показаний милливольт и расчета измеряемой температуры.Тем не менее значение коррекции необходимо постоянно пересчитывать, поскольку оно обычно не является постоянным во времени. Небольшие изменения температуры на измерительном приборе и чувствительный конец изменит значение коррекции.

Как выбрать между термопарами, резистивными датчиками температуры (RTD), термисторами и инфракрасными приборами?

Вы должны учитывать характеристики и стоимость различных датчиков, а также доступное оборудование.Кроме того, термопары обычно могут измеряют температуру в широком диапазоне температур, недорого и очень надежны, но они не так точны и стабильны, как термометры сопротивления и термисторы. RTD стабильны и имеют довольно широкий диапазон температур, но не такие прочные и недорогие, как термопары. Поскольку они требуют использования электрического тока для При проведении измерений RTD могут иметь неточности из-за самонагрева.Термисторы, как правило, более точны, чем RTD или термопары, но у них гораздо больше более ограниченный температурный диапазон. Также они подвержены самонагреву. Инфракрасные датчики можно использовать для измерения температуры выше, чем у любых других устройств. и делать это без прямого контакта с измеряемыми поверхностями. Однако они, как правило, не так точны и чувствительны к поверхностному излучению. эффективность (точнее, коэффициент излучения поверхности).Используя оптоволоконные кабели, они могут измерять поверхности, которые находятся вне прямой видимости.

Справочные таблицы термопар

Термопары создают выходное напряжение, которое можно соотнести с температурой, которую измеряет термопара. Документы в таблице ниже укажите термоэлектрическое напряжение и соответствующую температуру для данного типа термопары. В большинстве документов также указаны термопары. диапазон температур, пределы погрешности и условия окружающей среды.

Термопара типа B (° C) Термопара типа B (° F) Тип термопары C (° C) Тип термопары C (° F) Термопара типа E (° C) Термопара типа E (° F) Термопара типа J (° C) Термопара типа J (° F) Термопара типа K (° C) Термопара типа K (° F) Термопара типа N (° C) Термопара типа N (° F) Термопара типа R (° C) Термопара типа R (° F) Термопара типа S (° C) Термопара типа S (° F) Тип термопары T (° C) Тип термопары T (° F) Вольфрам и вольфрам /
рений CHROMEGA ™ vs.Золото-0,07
атомных процентов железа

Термопары | Сопутствующие товары

↓ Посмотреть эту страницу на другом языке или регионе ↓

Как работают термопары? Краткое руководство

Термопары — это надежные датчики температуры, которые используются во многих промышленных приложениях.Узнайте, что такое термопары, как они работают и почему они так популярны.

Термопары — это электрические устройства, используемые для измерения температуры. Их точность, быстрое время реакции и способность выдерживать сильные вибрации, высокое давление и экстремальные температуры делают их идеальными для широкого спектра применений. Но как работает термопара?

Принцип работы термопары

Принцип работы термопары основан на эффекте Зеебека или термоэлектрическом эффекте, который относится к процессу преобразования тепловой энергии в электрическую.Эффект описывает электрическое напряжение, возникающее при соединении двух разных проводников, и то, как создаваемое напряжение изменяется в зависимости от температуры.

Базовая конструкция термопары состоит из двух разнородных металлических проволок, каждая из которых имеет разные электрические свойства при разных температурах. Два металла соприкасаются — касаются друг друга, скручиваются или свариваются — на одном конце; это точка измерения . На другом конце находится точка подключения , названная так потому, что она подключается к считывателю напряжения.Когда температура изменяется в точке измерения, изменяется и электронная плотность каждой металлической проволоки. Эта изменяющаяся электронная плотность составляет напряжение , которое измеряется в точке подключения.

Обратите внимание, что термопары фактически не измеряют абсолютную температуру. Вместо этого они измеряют разность температур между точкой измерения и точкой подключения. Вот почему термопарам также необходима компенсация холодного спая , которая гарантирует, что температура окружающей среды на соединительных выводах холодного спая не влияет на результат измерения, что позволяет получать более точные показания.

Металлические пары в термопарах

Для того, чтобы термопара работала хорошо, два ее провода должны обеспечивать как можно больший контраст в индивидуальных электроотрицательностях. Это сделано для того, чтобы устройство считывания напряжения могло обнаружить наибольшую разницу термоэлектрических напряжений.

Термопары из недрагоценных металлов , известные как типы J, T, K, E и N, производят более высокие термоэлектрические напряжения, чем более дорогие благородные металлы, известные как типы R, S и B. выдерживает температуру до 3092 ° F (1700 ° C) или даже выше.Некоторые из обычных пар металлов — это железо и медь-никель (тип J), медь и медь-никель (тип T), а также никель-хром и никель-алюминий (тип K). Термопары из благородных металлов обычно изготавливаются из платины и родия (типы S, R и B).

WIKA USA производит широкий спектр высококачественных термопар с различными температурными диапазонами, конфигурациями и материалами. Для получения дополнительной информации о том, как работает термопара, посмотрите это короткое видео или свяжитесь с нашими специалистами по измерению температуры.

Обзор датчиков температуры — NI

Используйте следующие характеристики, чтобы определить возможности и производительность вашего датчика температуры. Они применимы ко всем типам датчиков температуры, но с некоторыми оговорками и угловыми случаями. Выбирая датчик, осознайте влияние каждой характеристики на ваши измерения и обязательно выберите датчик, который точно соответствует требованиям вашего проекта.

Диапазон температур

Температурный диапазон датчика определяет температуры, при которых датчик рассчитан на безопасную работу и обеспечивает точные измерения.Каждый тип термопары имеет определенный температурный диапазон, основанный на свойствах металлов, используемых при создании этой термопары. ТС предлагают меньший температурный диапазон в обмен на лучшую линейность и точность, а термисторы обеспечивают самые низкие диапазоны температур, но превосходную чувствительность. Понимание всего диапазона температур, в которых вы можете подвергать датчик, может помочь предотвратить повреждение датчика и обеспечить более точные измерения.

Линейность

Идеальный датчик должен иметь абсолютно линейный отклик: единичное изменение температуры приведет к единичному изменению выходного напряжения во всем температурном диапазоне сенсора.В действительности, однако, ни один датчик не является идеально линейным. Рисунок 1 дает представление о зависимости температуры от напряжения трех датчиков, исследуемых в этом техническом документе.

Рисунок 1: Отклик датчиков температуры на выходе

Чувствительность

Чувствительность данного датчика показывает процентное изменение измеряемого выходного сигнала при заданном изменении температуры. Более чувствительный датчик, такой как термистор, может легче обнаруживать небольшие изменения температуры, чем менее чувствительный датчик, такой как термопара.Однако эта чувствительность достигается за счет линейности. Это может быть важным фактором при выборе идеального датчика для измеряемых температур. Если вы намереваетесь фиксировать изменения долей градуса в небольшом диапазоне температур, более идеальным вариантом будет термистор или RTD. Для регистрации более значительных изменений температуры в более широком диапазоне температур может быть достаточно термопары. Рисунок 2 дает относительное представление о напряжении.

Рисунок 2: Чувствительность различных типов датчиков температуры.

Время отклика

Время отклика — это время, необходимое датчику для реакции на изменение температуры. Многие факторы могут вызвать увеличение или уменьшение времени отклика. Например, более крупный RTD или термистор имеет более медленное время отклика, чем меньший. В обмен на этот недостаток и более низкое тепловое шунтирование, более крупный резистивный датчик температуры или термистор менее подвержен ошибкам самонагрева. Точно так же незаземленные переходы термопар обеспечивают более медленное время отклика в обмен на электрическую изоляцию.На рисунке 3 показана относительная разница во времени отклика для незаземленных и заземленных термопар.

Рисунок 3: Время отклика заземленных и незаземленных термопар

Стабильность

Стабильность датчика температуры является показателем его способности поддерживать постоянный выходной сигнал при заданной температуре. Материал играет ключевую роль в стабильности данного датчика. По этой причине RTD часто изготавливают из платины, а также для обеспечения низкой реактивности.Однако подложка, к которой прикреплена платина, может деформироваться при длительном воздействии высоких температур, что может вызвать дополнительную и неожиданную деформацию, которая приведет к изменению измеренного сопротивления.

Точность

Как и в случае с любым другим измерительным приложением, понимание требований к точности имеет решающее значение для обеспечения надежных результатов. Выбор вашего датчика и измерительного оборудования играет важную роль в абсолютной точности измерения, но более мелкие детали, такие как кабели, относительная близость к другому оборудованию, экранирование, заземление и т. Д., Также могут влиять на точность.При выборе датчика обратите внимание на указанные допуски и любые факторы, которые могут повлиять на эти характеристики (например, длительное воздействие высоких температур). Также будьте осторожны, выбирая датчик и измерительное устройство с аналогичной точностью. ТС с жестким допуском обходится дороже, но вы не сможете добиться дополнительной точности, если используете низкокачественное измерительное устройство.

Прочность

Чтобы ваши датчики температуры оставались работоспособными на протяжении всего приложения, вам необходимо понимать среду, в которой вы их развертываете.Некоторые датчики (например, термопары) по своей природе более долговечны из-за своей конструкции. Однако металлы, выбранные для конкретной термопары, обладают разной устойчивостью к коррозии. Кроме того, датчик, заключенный в изолирующий минерал и защитную металлическую оболочку, более устойчив к износу и коррозии с течением времени, но он стоит дороже и обеспечивает меньшую чувствительность. Следует также отметить, что различные конфигурации датчиков могут иметь особые требования к монтажу для обеспечения надежного физического и теплового соединения.

Стоимость

Как и в случае с любым другим аспектом проекта, стоимость может быть ключевым ограничивающим фактором. Например, в приложениях с большим количеством каналов преимущества линейности RTD могут быть перевешены относительным увеличением стоимости по сравнению с термопарами. Вы также должны учитывать добавленную стоимость проводки, монтажа и кондиционирования сигнала при рассмотрении общей стоимости системы.

Требования к условию сигнала

Для каждого типа датчика температуры требуется определенный уровень обработки сигнала для адекватного сбора и оцифровки измеренного сигнала для обработки.Выбранное вами измерительное оборудование может быть столь же важным для обеспечения точных измерений, как и датчик, и может смягчить или усугубить недостатки каждого типа датчика. Эти функции преобразования сигнала включают следующее:

Усиление
Компенсация холодного спая (только термопары)
Фильтрация
Возбуждение (только RTD и термисторы)
Корректировка ошибки смещения
Масштабирование до единиц температуры
Коррекция сопротивления свинца
Межканальная изоляция
Обнаружение обрыва термопары (только термопары)

RTD против термопары — Sure Controls

В чем разница между резистивным датчиком температуры (RTD) и термопарой? И RTD, и термопары — это датчики, используемые для измерения тепла в таких шкалах, как Фаренгейта и Кельвина.Такие устройства используются в широком диапазоне приложений и настроек, часто ставя перед людьми дилемму выбора использования либо RTD, либо термопар. У каждого типа датчика температуры есть свои преимущества и недостатки, которые делают его пригодным для определенных условий и обстоятельств.

Детекторы термометров сопротивления

Электрическое сопротивление металлов повышается по мере увеличения нагрева и нагрева металлов, в то время как их электрическое сопротивление падает по мере уменьшения нагрева и охлаждения металлов.RTD — это датчики температуры, которые используют изменения электрического сопротивления металлов для измерения изменений локальной температуры. Чтобы показания можно было интерпретировать, металлы, используемые в RTD, должны иметь электрическое сопротивление, известное людям и записанное для удобства. В результате медь, никель и платина являются популярными металлами, используемыми в конструкции термометров сопротивления.

Термопары

Термопары — это датчики температуры, в которых используются два разных металла в датчике для создания напряжения, которое может быть считано для определения местной температуры.При изготовлении термопар можно использовать различные комбинации металлов, чтобы обеспечить различные калибровки с различными диапазонами температуры и характеристиками датчика.

Загрузите лист проектирования термопар Sure Controls для получения дополнительной информации.

RTD и термопара

Поскольку эти термины охватывают весь диапазон датчиков температуры, предназначенных для использования в различных условиях, невозможно сделать вывод, являются ли RTD или термопары лучшим вариантом в целом.Вместо этого более полезно сравнивать характеристики RTD и термопар, используя определенные характеристики, такие как стоимость и диапазон температур, чтобы пользователи могли выбирать, исходя из конкретных потребностей своей организации.
В целом, термопары лучше, чем RTD, когда дело касается стоимости, прочности, скорости измерения и диапазона температур, который может быть измерен с их помощью. Стоимость большинства термопар в 2,5–3 раза меньше, чем у RTD, и, хотя установка RTD дешевле, чем установка термопар, экономии затрат на установку недостаточно, чтобы склонить чашу весов.Кроме того, термопары более долговечны и быстрее реагируют на изменения температуры благодаря той же конструкции. Однако главным преимуществом термопар является их диапазон. Большинство RTD ограничены максимальной температурой 1000 градусов по Фаренгейту. Напротив, некоторые термопары можно использовать для измерения температуры до 2700 градусов по Фаренгейту. RTD
превосходят термопары тем, что их показания более точны и более воспроизводимы. Повторяемость означает, что пользователи, считывающие одну и ту же температуру, дают одинаковые результаты в нескольких испытаниях.RTD, выдающие более повторяемые показания, означают, что их показания более стабильны, а их конструкция гарантирует, что RTD продолжат выдавать стабильные показания дольше, чем термопары. Кроме того, RTD получает более надежные сигналы, и их легче калибровать показания RTD из-за их конструкции.

Заключение

Вкратце, у каждого RTD и термопары есть свои преимущества и недостатки. Кроме того, каждая марка RTD и термопар имеет свои преимущества и недостатки.Покупатели должны основывать свои решения о покупке на конкретных потребностях и возможностях своих организаций, соответствующих конкретным возможностям доступных им брендов. Как правило, термопары дешевле, долговечнее и могут измерять более широкий диапазон температур, в то время как RTD обеспечивают более качественные и надежные измерения.

Ознакомьтесь со всеми нашими термодатчиками

Зачем нужны термопары? | Thermoworks

Все еще решаете, подходит ли термопара для вас или вашей организации? Ниже мы описали, что такое термопара и какие технические преимущества вы можете ожидать от определенных типов датчиков.В частности, мы сравнили датчики термопары и датчики термистора, чтобы вы могли лучше понять, почему вы можете использовать термопары.

Что такое термопара?

Существует несколько типов электронных датчиков температуры. Каждый из них имеет свои технические преимущества и недостатки в зависимости от предполагаемого назначения или применения датчика. Обычным выбором для коммерческих и профессиональных приборов является термопара . Термопара сделана из двух проволок из разных сплавов.Они свариваются вместе, образуя «термопару». Этот набор проводов создает напряжение, которое изменяется с температурой. Это напряжение можно измерить, обработать и отобразить как температуру. Разные сплавы работают по-разному. На протяжении десятилетий промышленность остановилась на нескольких конкретных «типах» термопар, в каждом из которых используется определенная комбинация определенных сплавов. Наиболее распространенной является термопара «типа K» (см. Термопары типа K от Thermoworks), которая изготовлена из двух металлов: хромеля и алюминия.Это наиболее часто используемый тип в общепромышленном использовании, науке, пищевой промышленности и общественном питании.

На практике и с правильным датчиком и электроникой термопара дает несколько преимуществ по сравнению с другими распространенными датчиками, такими как термистор . Термисторы можно найти во многих недорогих цифровых термометрах. Их можно производить дешево, а электронику, необходимую для преобразования их сигналов в температуру, можно сделать очень недорого. Однако у недорогих термисторов есть некоторые ограничения, которые можно преодолеть с помощью термопар.

Диапазон температур
В зависимости от конструкции и материалов датчика температуры, в котором используется термопара типа K, диапазон температур может быть очень широким. Некоторые датчики могут измерять температуру до 2200 ° F (см. Высокотемпературные термопары типа K). Даже с изоляцией проводов, предназначенной для более низких температур, такой как ПТФЭ, диапазоны зондов часто могут охватывать от -58 ° F до 572 ° F. Многие датчики и термометры термисторного типа имеют более узкий диапазон. Хотя сейчас доступны некоторые термисторы с верхним пределом 572 ° F, их точность значительно снижается примерно на 300 ° F.Кроме того, термистор быстрее и необратимо повреждается при температурах выше установленного предела.

Скорость
Быстрый отклик важен во многих приложениях. На скорость датчика температуры напрямую влияет его масса или размер. Чем больше размер сенсора или зонда в сборе, тем медленнее будет считывание. Термистор сделан из бусинки углерода с двумя прикрепленными проводами. Затем его покрывают эпоксидной смолой или стеклом. Хотя большинство термисторов несколько большие (подходят для трубки зонда 1/8 дюйма или больше), современные технологии привели к появлению термисторов, которые могут быть довольно маленькими.Однако термопару все же можно сделать меньше даже самых крошечных термисторов. В конце концов, термопара состоит из двух проводов, тогда как термистор добавляет немного углерода и покрытие. При использовании тонкой проволоки для термопары чувствительный валик или сварной шов можно также поместить внутрь трубок очень узкого диаметра, таких как иглы для подкожных инъекций. Даже в трубке немного большего размера, скажем, диаметром 1/16 дюйма (в которую может поместиться усовершенствованный термистор) можно разместить шарик термопары дальше в заостренном конце зонда, чем термистор.Это способствует способности термопары уравновешиваться до заданной температуры несколько быстрее, чем термистор.

Конструкция зонда
Поскольку термопара сделана из соединения двух разных металлов, возможности для различных механических конструкций больше, чем для других сенсоров. Для крошечных датчиков в сборе можно использовать проволоку очень тонкого сечения. Плоская проволока часто используется для поверхностных термопар. Проволока большого сечения может использоваться для очень высокотемпературных датчиков или для чрезвычайно прочных сборок.Шарики термопар также подходят для датчиков воздуха или газа с быстрым откликом. Другие типы датчиков обычно имеют более ограниченные конструктивные ограничения.

Точность
В промышленности и науке термопары не всегда ассоциировались с высокой точностью. Многие производители термопар используют проволоку и методы, обеспечивающие только уровни точности, аналогичные точности недорогих термисторов. Однако ThermoWorks использует специальный провод для термопар, который обеспечивает точность сменных датчиков лучше, чем ± 0.9 ° F между 32 ° F и 212 ° F. Это лучше, чем у большинства термисторов того же диапазона. Точность термопары можно еще больше повысить, если узел зонда термопары будет постоянно прикреплен к электронной схеме, а затем откалиброван вместе с электроникой в «калибровке системы». Этот процесс устраняет ошибку взаимозаменяемости отдельных термопар и способствует общей точности измерения всего в несколько десятых градуса. Усовершенствованная конструкция схем позволяет ThermoWorks обеспечивать точность выше ± 0.5 ° F в некоторых термопарах.

Стоимость
При сравнении типичных цен на промышленные датчики температуры, термопары обычно считаются менее дорогими, чем некоторые типы научных или коммерческих датчиков и датчиков. По сравнению с датчиками массового производства недорогих потребительских товаров, термопара может быть несколько дороже, чем некоторые термисторы. Обычно это связано с более высокими затратами, связанными с более прочными материалами зондов промышленного качества. Не все термопары одинаковы.Некоторые производители датчиков заменяют низкокачественные провода термопар в своих сборках, чтобы указать более низкие цены. Результат — более низкая точность и более быстрый износ проволоки даже при нормальном использовании.

Прочие соображения
Термопары иногда избегают, когда общая стоимость термометра очень ограничена. Электроника, необходимая для считывания показаний термопары, сложнее и дороже, чем требуется для термистора. Некоторые производители сокращают здесь углы и поставляют электронику, которая не решает проблем с точностью, присущих термопарам.Многие термопары, производимые на Дальнем Востоке, дают измерения с точностью до нескольких градусов вместо нескольких десятых. Требования к спецификации следует внимательно прочитать.

Типы термопар типа K

Все датчики температуры ThermoWorks

Датчик