A hőelemek nagyon elterjedt típusú hőmérséklet-érzékelők az iparban. Robusztusak, gyors reakciót biztosítanak és képesek magas hőmérséklet mérésére. A hőelem egy olyan érzékelő, amely érintkezésbe kerül a mérendő környezettel, ellentétben például az infravörös hőmérővel. A hőelemes hőmérséklet-érzékelő folyékony vagy gáznemű közegbe meríthető, és rögzítőhöz csatlakoztatható. A hőelem által használt hőmérési módszer megértéséhez először meg kell vizsgálnia az összetételét. Ezután meglátjuk, hogyan vezetik le a hőmérsékletet az elektromos áram méréséből. Bizonyos gyakorlatok elengedhetetlenek a hőelem hőmérsékletmérés pontosságának biztosításához.
A hőelem szonda elektromotoros erőt használ
A hőelem hőmérséklet érzékelő tartalmaz két vezeték vezetőképes fémből vagy fémötvözetből. Ezek a vezetékek az egyik végén vannak csatlakoztatva, ezen a csomóponton mérik a hőmérsékletet. Általában meleghegesztésnek nevezik. A másik végük a hőmérsékletmérő dobozhoz csatlakozik az úgynevezett forrasz- vagy hidegcsatlakozón keresztül.
Ha a forró varrat hőmérséklete megváltozik, gyenge elektromos áram keletkezik. Ez az elektromotoros erő (vagy emf) arányos a mérési pont Celsius-fokban mért hőmérsékletével. Használjuk hőelem konverziós táblázatok létrehozni a megfelelés a mért áramerősség és a hőmérséklet között.
Hogyan válasszuk ki a hőelemes szondát alkotó anyagokat?
A hőmérséklet mérési tartománya A hőelemes érzékelők a gyártásukhoz használt fémektől függően változnak. Ez a különbség a pár huzalait alkotó ötvözetek vezetőképességétől függ. A kétféle ötvözet ezen kombinációit aszerint osztályozzuk, amit hőelemeknek nevezünk.
Csatlakozó kábelek általában a hőelem vezetékei és a mérőeszközök között vannak, anélkül, hogy az eredmények torzulnának. Ez annak köszönhetően lehetséges a köztes fémek törvénye. Ezen elv szerint még ha egy harmadik homogén vezető is integrál egy áramkört, a meglévő elektromotoros erő nem változik.
Hogyan biztosítható a hőelemes hőmérsékletmérés pontossága?
A hőelem helyes használatához két lényeges elemre kell figyelni. Ha a forró csomópont a szonda azon része, amely a hőmérséklet-leolvasás szempontjából a legfontosabbnak tűnik, akkor tudnia kell, hogy az elv mindenekelőtt a a vezetékek két végén mérhető feszültségek különbsége. Ezért el kell végezni az úgynevezett hideg csomópont kompenzációt. Az is szükséges biztosítsa a mérőrendszer megbízhatóságát kalibrálás elvégzésével a hőmérsékletszonda élettartamának különböző szakaszaiban.
Hideg csomópont kompenzáció
A mért elektromos áram valójában a meleg és a hideg csomópont közötti hőmérséklet-különbségből adódik. Számos módszer létezik a hideg csomópont kompenzálására. A legmegbízhatóbb az, amely abból áll a hideg csomópontot 0°C hőmérsékleten kell tartani jeges vízfürdőbe helyezve. Bár ez a módszer könnyen alkalmazható laboratóriumban, ipari környezetben nem nagyon alkalmas.
A második módszer az helyezze a hideg csomópontot egy kalibráló sütőbe, amely termosztát segítségével egy ismert hőmérsékleten tartja a forrasztást. Az is lehetséges hagyja a hideg csomópontot szobahőmérsékleten és mérje meg a hőmérsékletet ezen a csomóponton. Ha az utóbbi két módszer valamelyikét választja, meg kell tennie végezzen differenciálszámítást hogy következtessen a forró csomópont hőmérsékletére. Valójában a konverziós táblázatok 0°C-os hőmérséklettől indulnak. A kapott feszültségmérés ezután Celsius-fokra alakul át az alapján hőelem típus amiről szó van. Vannak olyan mérőműszerek, amelyek testreszabható paraméterek alapján képesek közvetlenül elvégezni a kompenzáció számítását.
Kalibrálja a hőelem szondát
A hőelem kalibrálása közvetlenül a gyártás után, az értékesítés előtt történik. Van egy másik kalibrálás is minden alkalommal, amikor megbízatást változtat. Javasoljuk továbbá a hőelemes szonda kalibrálását, amint meghibásodás gyanúja merül fel.
Két fő hőelemes érzékelő kalibrálási módszerei létezik. Amikor végrehajtjuk kalibrálás összehasonlítással, a hőelem hőmérsékletmérését összehasonlítják egy másik hőmérő szondával. A fixpontos technika abból áll, hogy a hőelem szondát pontos hőmérsékletnek tesszük ki. Ez 0,01 °C, az a hőmérséklet, amelyet akkor kapunk, ha a víz egyenlő arányban van három formában.
Hőmérés az iparban
A tevékenységi ágazattól függetlenül számos ipari folyamat megköveteli detektor használatát a hőmérséklet mérésére. A hőelem az egyik leggyakrabban használt eszköz. Válaszideje rövid, olcsó és magas hőmérsékletet is képes mérni. Termisztor érzékelők is nagyon jelen vannak az iparban. Ez a fajta szonda az anyagok ellenállásának változása alapján méri a hőmérsékletet. Végül, gáz vagy folyadék expanziós hőmérők (olaj vagy glicerin) nagy pontosságot kínálnak. Mérési tartományuk azonban kisebb, mint a hőelemeké vagy az ellenállásszondáé.
