Termometry rezystancyjne (RTD)
Termometry rezystancyjne (RTD) bazują na prostym fizycznym zjawisku: zmiana rezystancji przewodnika (często platyny) w funkcji temperatury. W praktyce, gdy temperatura wzrasta, rezystancja przewodnika również rośnie w dosyć przewidywalny sposób. Materiały używane w RTD to przede wszystkim platyna, ze względu na jej doskonałe właściwości przewodnictwa oraz stabilność w szerokim zakresie temperatur. Najczęstszym standardem jest PT100, co oznacza, że ma rezystancję 100 ohmów w 0°C. Czujniki RTD sąpowszechnie stosowane w przemysle spożywczym (m.in. do pomiarów temperatury w pasteryzacji i sterylizacji żywnosci), kometycznym i farmacutycznym.
Zalety:
- Wysoka dokładność, zwłaszcza w zakresie -200 do 600°C.
- Stabilność pomiaru w długim okresie czasu.
Ograniczenia:
- Relatywnie wąski zakres pomiarowy w porównaniu z termoparami.
- Wyższa cena w porównaniu z niektórymi alternatywami.
Termopary
Termopary to urządzenia bazujące na efekcie Seebecka. Gdy dwa różne metale są ze sobą połączone i występuje różnica temperatur między punktami łączenia, generowane jest napięcie. Wielkość tego napięcia jest proporcjonalna do różnicy temperatur między punktami łączenia.
Wśród najpopularniejszych termopar znajdują się:
- Typ K (nikl-chrom / nikl-alumel)
- Typ J (żelazo / constantan)
- Typ T (miedź / constantan)
- Typ E (chromel / constantan) ... oraz wiele innych.
Zalety:
- Szeroki zakres temperatur, niektóre modele działają w zakresie od -200 do 2300°C.
- Są trwałe i stosunkowo tanie.
Ograniczenia:
- Wymagają kompensacji odniesienia (odczytu temperatury w miejscu podłączenia do aparatury pomiarowej).
- Dokładność jest niższa niż w przypadku RTD.
Termistory
Termistory to półprzewodnikowe czujniki temperatury. Ich główna cecha to bardzo duża zmienność rezystancji w funkcji temperatury. W zależności od materiału, z którego są wykonane, możemy mieć do czynienia z termistorami NTC (rezystancja maleje ze wzrostem temperatury) oraz PTC (rezystancja rośnie ze wzrostem temperatury).
Zalety:
- Szybka reakcja na zmiany temperatury.
- Niska cena i małe rozmiary.
Ograniczenia:
- Ograniczony zakres temperatury pracy.
- Charakterystyka rezystancji jest nieliniowa, co wymaga kalibracji.
Czujniki na podczerwień (IR)
Czujniki IR działają na zasadzie detekcji promieniowania podczerwonego emitowanego przez każdy obiekt o temperaturze wyższej niż absolutne zero. Przy pomocy tych czujników można mierzyć temperaturę obiektów bez konieczności ich dotykania.
Zalety:
- Możliwość pomiaru temperatury obiektów ruchomych lub gorących.
- Szybkie pomiary.
Ograniczenia:
- Wrażliwość na zakłócenia z otoczenia, takie jak kurz czy wilgoć.
- Wysoka cena oraz konieczność regularnej kalibracji.
Czujniki z wykorzystaniem włókien optycznych
Te czujniki działają na zasadzie zmiany właściwości światła przechodzącego przez włókno w zależności od temperatury. Dzięki temu można dokonywać pomiarów w trudno dostępnych miejscach, a także w środowiskach z dużą ilością zakłóceń elektromagnetycznych.
Zalety:
- Odporność na zakłócenia elektromagnetyczne.
- Możliwość pomiaru w ekstremalnych warunkach.
Ograniczenia:
- Wysoka cena.
- Konieczność używania specjalistycznego sprzętu do odczytu.
Inne technologie
Poza wymienionymi, istnieje wiele innych metod pomiaru temperatury, takich jak czujniki na bazie kwarcu, czujniki bi-metalowe czy czujniki bazujące na zmienności pojemności.
Zastosowania w praktyce przemysłowej
- RTD są powszechnie używane w przemyśle petrochemicznym, farmaceutycznym oraz spożywczym z powodu ich wysokiej dokładności.
- Termopary znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie potrzebny jest pomiar w ekstremalnych warunkach, np. w hutnictwie czy przemyśle ceramicznym.
- Termistory są często stosowane w elektronice konsumenckiej, jak telewizory czy klimatyzatory.
- Czujniki IR są używane w przemyśle stalowym do pomiaru temperatury płynnej stali czy w przemyśle spożywczym do kontroli temperatury produktów.
Podsumowanie
Wybór odpowiedniego czujnika temperatury zależy od wielu czynników, takich jak zakres temperatury, dokładność, cena, czy specyfika środowiska pomiarowego. Ważne jest, aby dokładnie zrozumieć wymagania danego procesu przemysłowego i dobrać czujnik najbardziej odpowiedni do danego zastosowania.