Czujniki termoelektryczne i kompensacja temperatury zimnych końców. Termopary płaszczowe.

Do pomiaru temperatury stosuje się różnego rodzaju czujniki. Czujnik składa się z elementu pomiarowego, zabudowanego w osłonie ochronnej wraz z przyłączem elektrycznym.

Czujniki można systematyzować ze względu na:
• kształt osłony, który ma znaczenie praktyczne głównie ze względu na sposób montażu
• zasadę działania, która ma wpływ na dobór urządzeń pomiarowych.

Ze względu na sposób działania czujników temperatury wyróżniamy:
• czujniki rezystancyjne,
• czujniki termoelektryczne (zwane popularnie termoparami).

Czujniki termoelektryczne (termopary)

Czujniki termoelektryczne (termopary) są połączeniem dwóch różnych stopów metali. Pod wpływem różnicy temperatury między miejscami złączy (pomiarowego i "zimnego") powstaje siła elektromotoryczna, zwana w tym przypadku siłą termoelektryczną, proporcjonalna do różnicy tych temperatur.

W związku z tym do zmierzenia temperatury złącza pomiarowego konieczne jest dodanie do otrzymanej siły elektromotorycznej temperatury, w jakiej znajduje się "zimny" koniec. 

Zasada działania, budowa termopary.

Termopary ze względu na konieczność kompensacji (a więc użycie drugiego, kolejnego czujnika) stosuje się do pomiarów wyższych temperatur. Zależnie od typu mogą one pracować w zakresie od -200 do +1800 °C.

Przy podłączaniu czujnika konieczne jest zastosowanie przewodu kompensacyjnego, z dokładnie takiego samego materiału, jaki został zastosowany w czujniku. W innym przypadku na styku połączenia tworzy się kolejna termopara.

Charakterystyki czujników termoelektrycznych określa norma PN-EN 60584. 

Charakterystyki wybranych czujników termoelektrycznych

Ze względu na dokładność termopary wykonywane są w klasie 1 lub 2, rzadziej w klasie 3.

Odchyłki temperatury zawarte są w normie PN-EN 60584.  

Dopuszczalne odchyłki pomiaru temperatury dla wybranych typów czujników termoelektrycznych.

Zalety termopar:

• nie wymagają zewnętrznego zasilania;
• niewielkie rozmiary, umożliwiające lokalny pomiar temperatury;
• niska pojemność cieplna;
• mała bezwładność czasowa;
• szeroki zakres pomiarowy przy dość dobrej liniowości;
• prostota budowy;
• duża niezawodność.

Termopary płaszczowe
Płaszczowe czujniki termoelektryczne, inaczej termopary płaszczowe, wykonane są z przewodu płaszczowego, w którym wewnętrzne druty termoparowe odizolowane są względem siebie i od zewnętrznej osłony proszkiem tlenku magnezu (MgO). Nadaje to czujnikowi wysoką wytrzymałość na wibracje i giętkość, jak też wytrzymałość na temperaturę i dobrą izolację elektryczną.

Czytaj więcej na temat pomiarów parametrów procesowych: temperatury, prądów i napięcia:

Wskaźniki i rejestratory: klasyfikacja błędów pomiarowych, klasa dokładności przyrządu pomiarowego.

Pomiar temperatury - czujniki rezystancyjne. Kompensacja temperatury.

Pomiar prądów stałych i przemiennych. Pomiar prądu silnika jednofazowego.

Pętla prądowa 4...20mA. Retransmisja sygnału mierzonego. Separacja galwaniczna.

Wskaźniki analogowe i cyfrowe. Historia i perspektywy rozwoju.

Rejestratory przebiegu procesów przemysłowych

Historia i perspektywy rozwoju rejestratorów