Na področju industrijskega merjenja temperature sta dve pogosti vrsti temperaturnih senzorjev termoelementi v razdelilni škatli, nameščeni na fiksni prirobnici, in platinasti uporovni termometri v razdelilni škatli, nameščeni z dvojnim plaščem. Imajo pomembne razlike v strukturi, principu delovanja in scenarijih uporabe. Ta članek bo podrobno razpravljal o tem, kako razlikovati med tema senzorjema, kar bo bralcem pomagalo bolje razumeti in uporabiti.
I. Strukturne razlike
1. Strukturne značilnosti termoelementov spojne omarice s fiksno prirobnico
Termoelementi spojne omarice s fiksno prirobnico so v glavnem sestavljeni iz termoelementa, izolacijskega ovoja, zaščitnega ovoja, priključne naprave s fiksno prirobnico in spojne omarice. Termoelement je jedrna komponenta termočlena, sestavljena iz dveh kovinskih žic iz različnih materialov (kot so nikelj-krom/nikelj-silicij, platina-rodij/platina itd.), katerih konca sta zvarjena skupaj, da tvorita merilni konec. Izolacijski plašč je običajno izdelan iz keramičnega materiala (kot je cev iz korunda, cev z visoko-aluminijevim oksidom), ki ima visoko temperaturno odpornost in izolacijske lastnosti, ki se uporablja za izolacijo dveh termoelementov in preprečevanje kratkega stika. Zaščitni ovoj je izdelan iz materialov, izbranih glede na delovne pogoje (kot so ogljikovo jeklo, nerjaveče jeklo, korund, Hastelloy), njegova glavna funkcija pa je zaščititi termoelement pred korozijo ali udarci medija. Visoka toplotna prevodnost ni potrebna za zaščitni ovoj, ker je vroč konec termočlena v neposrednem stiku z medijem, kar ima za posledico hitro odzivno hitrost. Priključna naprava s fiksno prirobnico se prek prirobnične plošče poveže z opremo ali cevovodom, kar zagotavlja, da je položaj senzorja po namestitvi fiksen in ga ni mogoče natančno nastaviti. Razvodna omarica se uporablja za povezavo termoelementa in kompenzacijskih žic ter vsebuje priključni blok. Stabilnost temperature hladnega spoja (izogibanje bližini virov toplote) je ključnega pomena, stopnja tesnjenja pa običajno ni nižja od IP65.
2. Strukturne značilnosti platinastih uporovnih termometrov z dvojnim plaščem v razvodni dozi
Platinasti uporovni termometri v razvodni škatli z dvojnim plaščem so v glavnem sestavljeni iz senzorskega elementa, notranje zaščitne cevi, zunanje zaščitne cevi in razvodne omarice. Senzorski element je komponenta za merjenje temperature sredice platinastega uporovnega termometra, običajno izdelana iz navite platinaste žice, ki zahteva zadostno izmenjavo toplote z medijem. Notranja zaščitna cev je izdelana iz nerjavečega jekla ali zlitine na osnovi -niklja, ki ima visoko toplotno prevodnost, saj mora temperaturo medija hitro prenesti na zaznavni element, kar zmanjša zakasnitev odziva. Zunanja zaščitna cev zagotavlja dodatno plast zaščite, ki ščiti notranjo zaščitno cev pred mehanskimi poškodbami ali kemično korozijo. Zasnova z dvojno-cevjo izboljša zaščito senzorja in učinkovitost prenosa toplote, kar ima za posledico stabilnejše in zanesljivejše meritve. Razvodna omarica se uporablja za priključitev elementa za zaznavanje temperature in signalnih žic ter vsebuje vgrajen-končni blok, ki podpira tri-žične ali štiri-žične povezave (za kompenzacijo napak pri upornosti žice), s čimer odpravlja potrebo po kompenzaciji hladnega spoja in zahteva samo-zaščitno tesnjenje proti vlagi.
II. Razlike v delovnih principih
1. Načelo delovanja termočlenov
Termočleni delujejo na podlagi Seebeckovega učinka, ki navaja, da ko dva različna prevodnika tvorita sklenjeno vezje, nastane termoelektrični potencial, če sta stičišča pri različnih temperaturah. Termoelektrični potencial termočlena je neposredno sorazmeren temperaturni razliki med merilnim in referenčnim koncem. Z merjenjem velikosti termoelektričnega potenciala lahko posredno določimo temperaturo na koncu meritve. Termoelementi imajo hitro odzivnost in so primerni za merjenje visokih temperatur in hitro spreminjajočih se temperatur.
2. Načelo delovanja platinastih uporovnih termometrov
Platinasti uporovni termometri delujejo na podlagi lastnosti, da se odpornost kovine spreminja s temperaturo; to pomeni, da vrednost upora kovine narašča z naraščajočo temperaturo. Med vrednostjo upora platinastega uporovnega termometra in temperaturo obstaja določeno funkcionalno razmerje. Z merjenjem vrednosti upora platinskega uporovnega termometra je mogoče izračunati temperaturo izmerjenega medija. Platinasti uporovni termometer z dvojno-cevjo spojne škatle zagotavlja tesen stik med zaznavnim elementom in medijem prek strukture z dvojno-cevjo, kar izboljšuje natančnost in stabilnost meritev.
III. Razlike v scenarijih uporabe
1. Scenariji uporabe termočlenov
Termočleni tipa spojne omarice s fiksno prirobnico so primerni za-aplikacije merjenja visoke temperature, ki zahtevajo fiksno namestitev, kot sta temperatura peči in temperatura staljene kovine. Njihova hitra odzivnost jim omogoča, da hitro odražajo temperaturne spremembe, zaradi česar so primerni za aplikacije, ki zahtevajo hitro odzivnost. Poleg tega imajo termoelementi široko merilno območje, od -200 stopinj do +1800 stopinj.
2. Scenariji uporabe platinastih uporovnih termometrov
Platinasti uporovni termometri z dvojno-cevno spojno omarico so primerni za meritve srednjih in nizkih-temperatur, kot so meritve temperature v tekočinah, plinih in trdnih snoveh. Njihova dvo-cevna struktura jim omogoča, da prodrejo globoko v medij, kar zagotavlja natančnost meritev. Platinasti uporovni termometri imajo visoko merilno natančnost in so primerni za aplikacije, ki zahtevajo visoko natančnost, zlasti v srednjem in nizkem-temperaturnem območju (-200 stopinj do +500 stopinj). Poleg tega zasnova z dvojno cevjo izboljša zaščito senzorja, zaradi česar je primeren za uporabo v težkih okoljih.
IV. Razlike v videzu in ožičenju
1. Videz in ožičenje termočlenov
Glava termočlena običajno nima bistvene spremembe v premeru, ker je njegov vroč spoj neposredno v stiku z medijem, kar odpravlja potrebo po dodatnih elementih za zaznavanje temperature. Razvodna omarica običajno vsebuje dve ali štiri žice (za dvojne termočlene). Kompenzacijske žice imajo pozitivno in negativno polariteto in morajo biti pravilno povezane, da se izognete napakam pri merjenju.
2. Videz in ožičenje platinastih uporovnih termometrov
Glava platinastega uporovnega termometra tipa spojne škatle z dvojnim-ohišjem ima posebno strukturo dvojnega{1}}ohišja, ki je njegova edinstvena zasnova in se uporablja za merjenje temperature globoko v mediju. Sponke so običajno vgrajene neposredno v razdelilno omarico in imajo običajno tri ali štiri žice (tri-žični ali štiri-žični sistem) za kompenzacijo napak pri upornosti žice. Platinasti uporovni termometri ne zahtevajo razlikovanja med pozitivno in negativno polariteto pri ožičenju, saj njihov princip delovanja temelji na spremembah vrednosti upora in ne na elektromotorni sili.
V. Povzetek
Termočleni tipa razvodne omarice s fiksno prirobnico in platinasti uporovni termometri razvodne omarice z dvojnim-ohišjem se precej razlikujejo v strukturi, principu delovanja, scenarijih uporabe in videzu/ožičenju. Termoelementi so primerni za aplikacije merjenja visoke-temperature, ki zahtevajo fiksno namestitev in hiter odziv, medtem ko so platinasti uporovni termometri z dvojnim-ohišjem v razvodni škatli primerni za srednje in nizke temperature ter zahtevajo visoko-natančno merjenje notranje temperature in nudijo močno zaščito. V praktičnih aplikacijah je treba ustrezen senzor izbrati na podlagi posebnih potreb. Z razumevanjem strukturnih značilnosti in principov delovanja teh dveh senzorjev je mogoče doseči boljše razumevanje scenarijev njune uporabe in tako zagotoviti natančnejše in zanesljivejše rešitve za industrijsko merjenje temperature.
