Termoelementsensorer är en del av temperatursonder som används inom många professionella sektorer. Det är en teknik som är både enkel att använda och ekonomisk. Det ger också en kort svarstid på termiska variationer. De olika typerna av termoelement täcker mer eller mindre utökade temperaturområden med varierande precision. Valet av deras korsning och deras kalla korsningskompensationssystem gör dem användbara i olika miljöer.
Att identifiera termoelementet bäst lämpar sig för ditt användningsområde och din budget, är det viktigt att förstå hur det fungerar och att särskilja dess typologier.
Vad är ett termoelement?
Termoelementet är en av de två huvudtyperna av vanligaste temperatursensorerna.
- Termoelementet låter dig mäta temperaturen genom att beräkna en spänningsskillnad mellan två punkter. Detta är ett system baserat på en termoelektrisk princip.
- Den andra kategorin termistor temperaturgivare, använder en termoresistiv princip. Det är här variation i materialresistans som används för att beräkna temperaturskillnaden. Materialen i fråga är metalloxider, pressade och inkapslade.
Hur termoelementet fungerar
Ett termoelement, eller termoelektriskt par, består av två ledande metalltrådar annorlunda. Ledningarna är sammankopplade med två typer av lod, den heta platsen och den kalla platsen. Kallas även referenskorsning. Iingen elektrisk spänning skapas, när den heta korsningen har en temperaturförändring. Vi kommer sedan att mäta skillnaden i elektrisk potential mellan den varma korsningen och den kalla korsningen för att mäta temperaturen. Detta är vad vi kallar Seebecks termoelektriska effekt, uppkallad efter den tyske fysikern Thomas Johann Seebeck som teoretiserade detta fenomen 1821.
En voltmeter låter dig mätaden spänning som genereras i de ledande metalltrådarna som en funktion av temperaturvariation. Vi beräknar potentialskillnad (elektromotorisk kraft) mellan den varma förbindelsen och den kalla förbindelsen. Efteråt, en omvandlad temperatursändare dessa data i grader Celsius. Omvandlingen av spänning till temperatur görs med hjälp av en referenstabell och beror på vilka typer av metaller som utgör termoelementet. Faktum är att den termoelektriska känsligheten för varje metall är olika. A koefficient de Seebeck tilldelades varje material baserat på denna känslighet.
Upprätthålla temperaturen i referensövergången
För att termoelementsonden ska ge information med hög precision måste den kalla korsningen vara vid en stabil eller mätbar temperatur. Du bör veta att denna referensövergång i verkligheten vanligtvis består av två olika svetsar. Det existerar flera metoder för att kompensera den kalla korsningen, används särskilt när omgivningstemperaturen kan variera. Isvattenbadet är en enkel metod som gör att du kan hålla svetsen vid 0°C. I praktiken är det allmänt användbart i laboratoriet men kan vara komplicerat att implementera i en industriell miljö. Det är också möjligt att använda ett andra mätinstrument som utför en temperaturkontroll av referenspunkten. Eftersom mättabellerna i allmänhet är upprättade från en kall övergångstemperatur på 0°C måste en beräkning sedan göras med hänsyn till den uppmätta temperaturen.
När avståndet mellan mätpunkten och enheten måttet är stort kan det bli nödvändigt att lägga till en förlängning. Materialet i denna kabel måste vara av kalibrering identisk med termoelementtypen för att undvika felaktiga mätningar. En lösning är att använda samma material direkt, vilket kan vara dyrt, så det är en förlängningssladd. Det är också möjligt att använda en kompensationskabel, gjorda av andra metaller än termoelementet.
Typer av standardiserade termoelement
Utformningen av termoelementsensorer är gjord av alla typer av metaller. Men 8 typer av termoelement används huvudsakligen. Dessa är de typer av termoelement som omfattas av den europeiska standarden IEC 60584.1. Denna standard listar termoelement genom att beteckna dem med en bokstav och ett namn där det positiva elementet är först.
De mest använda typerna av termoelement
- Typ K (Krom (nickel-kromlegering) / Alumel (nickel-aluminiumlegering)) är det mest använda termoelementet i branschen. Den täcker ett brett temperaturmätområde, från -200 till 1200°C. Dess pris är billigt och dess känslighet är runt 41uV/°C.
- Termoelementet typ J (järn/konstantan (koppar-nickellegering)) är användbar i en reducerande miljö. Den mäter temperatur inom ett område av -40 till 750°C. Den bör inte användas över 760°C, eftersom detta kan orsaka en magnetisk transformation som leder till permanent dekalibrering. Närvaron av järn gör den känslig för oxidation, den erbjuds ofta med en rostfri mantel.
- De typ T (Koppar / Konstantan (koppar-nickel legering)) används huvudsakligen i laboratoriet inom ett intervall -185 till 300°C. Den är mycket stabil vid lågtemperaturmätningar och kryogenik.
- Typ E (krom (nickel-krom legering) / Constantan (koppar-nickel legering)) är lämplig för temperaturmätningar mellan -40 och 800°C. Det rekommenderas för användning i vakuum, inert gas, måttligt oxiderande eller reducerande miljö.
Typer av termoelement reserverade för höga temperaturer
- De typ N (Nicrosil (nickel-krom-kisellegering) / Nisil (nickel-kisellegering)) drar nytta av hög stabilitet och motståndskraft mot oxidation. Den används för att mäta höga temperaturer, upp till över 1280°C under korta perioder. Den har fördelen att den finns till ett billigare pris än andra typer av termoelement för höga temperaturer, B, R eller S, som innehåller platina.
- DE typer S (Platinum Rhodium Plated 10% / Platina) och R (Platinum Rhodium Plated 13% / Platina) har liknande egenskaper. De används för att mäta höga temperaturer, det vill säga över 1000°C och upp till 1600°C. På grund av sin höga stabilitet används typ S som standard för smältpunkten för guld (1064,43 °C).
- Termoelementet typ B (Platinum Rhodium pläterad 30% / Platinum Rhodium pläterad 6%) är designad för temperaturmätning upp till 1 600 °C kontinuerligt och 1 800 °C topp.
Valet av en temperatursensor är inte begränsad till typen av termoelement, de andra elementen som utgör det måste också bäst uppfylla dina behov. Thermometre.fr-rådgivare finns tillgängliga för att ge dig råd om vilken typ av sond du behöver. De designar också tillsammans med dig den skräddarsydda sonden som bäst passar din applikation.
Gå vidare på termoelement
För att gå vidare på ämnet termoelement rekommenderar vi även dessa artiklar:
