Termopara to narzędzie do pomiaru temperatury, które łączy się z urządzeniem do interpretacji danych w celu utworzenia sondy o wysokiej precyzji. Swój sukces zawdzięcza dużej szybkości reakcji w porównaniu do innych modeli czujników. Jednak wszystko sondy temperatury termopary nie oferują identycznego czasu reakcji. Termopary dzieli się na typy (K, J, T, E, R, S, B) w zależności od materiałów użytych do ich konstrukcji. Czy czas reakcji termopar różni się w zależności od typu? Czy powinniśmy również przyjrzeć się innym właściwościom termopar? Jeśli chcesz wyposażyć się w możliwie najczulszą sondę temperatury, oto klucze do zrozumienia, co decyduje o czasie reakcji termopary.
Jakie są różne właściwości termopar?
Jeśli zakresy termopary proponowane są szerokie, ponieważ ich konstrukcja uwzględnia wiele parametrów. Te cechy wpływają na dokładność pomiaru temperatury i czas reakcji termopary.
Materiały z drutu przewodzącego
Dwa przewody stanowiące serce układu termopary zawierają różne przewodzące metale lub stopy metali. Rodzaj tych drutów metalicznych definiuje typ termopary zgodnie z normą europejską, która je klasyfikuje.
Najpopularniejsze są typy K, J, T i E. R, S i B zawierają metale szlachetne, co podnosi ich cenę. Duża różnica między tymi dwiema kategoriami polega na tym zakres temperatur w stopniach Celsjusza, który jest objęty. Typy K, J, T i E mogą mierzyć temperaturę od zera absolutnego do wysokich temperatur (do 1200°C). W przypadku R, S i B pomiar termiczny może sięgać bardzo wysokich temperatur (do 1800°C). Metale szlachetne są również mniej podatne na korozję, które mogą wystąpić w określonych środowiskach. Każdy z tych typów oferuje optymalny zakres pomiarowy. Zapewniając, że zakres temperatur termopary odpowiada mierzonym temperaturom, ustalane są najlepsze warunki do precyzyjnej kontroli temperatury.
Ochrona termopary
Najbardziej ekonomiczny jest termopara z gołego drutu dostarczany bez osłony ochronnej. Zawiera dwa metalowe druty zlutowane razem na jednym końcu. Ten typ czujnika temperatury jest trwały w czasie. Z drugiej strony brak ochrony czyni go wrażliwym na pewne czynniki zewnętrzne, takie jak środowiska utleniające lub redukujące. Mogą być również termopary izolacja mineralna w metalowej osłonie, jest to wówczas sonda z płaszczem. Materiały najczęściej używane do projektowania izolacji mineralnych to tlenek glinu, magnez, dwutlenek toru i dwutlenek cyrkonu. Głównym kryterium wyboru tych materiałów jest odporność na temperaturę. W przypadku metalowej osłony wybór materiałów jest ogromny. Musisz ponownie wziąć pod uwagę wybraną temperaturę, a także środowisko, w którym będzie znajdować się czujnik. Płaszcz sprawia, że sonda jest solidna i izolowana elektrycznie.
Metoda łączenia
Kolejną cechą sondy termoparowej jest sposób jej łączenia, tj jak oba przewody są połączone w punkcie detekcji temperatury, która ma być zmierzona. W złączu lutowanym przewody przewodzące są przylutowane do osłony. Gdy złącze jest izolowane, przewody i ich złącze znajdują się wewnątrz osłony. Następnie są izolowane od osłony. Odsłonięte złącze znajduje się na zewnątrz osłony. Osłona jest uszczelniona wokół punktu wyjścia metalowych drutów, aby zagwarantować najlepszą możliwą szczelność.
Kabel połączeniowy
Drugi koniec przewodów przewodzących jest podłączony do urządzenia, które przekształca różnicę potencjałów (lub siłę elektromotoryczną) generowaną w czujniku na wolty lub temperaturę odczytywaną na wyświetlaczu. Kiedy jest to konieczne aby dodać odległość pomiędzy sondą a urządzeniem pomiarowym, używamy kabli połączeniowych. Dostępne są zatem dwa rozwiązania: kabel termopary lub kabel kompensacyjny. Kabel termopary jest wykonany z tych samych materiałów co termopara, co może być zbyt drogie, gdy ten ostatni składa się z metali szlachetnych. Kabel kompensacyjny składa się z drutów przewodzących o właściwościach termoelektrycznych odpowiadających przewodom przewodzącym termopary.
Jakie cechy wpływają na czas reakcji termopary?
Rodzaj termopary decyduje o dokładności pomiaru temperatury i jego trwałości. Z drugiej strony nie będzie to miało istotnego wpływu na szybkość reakcji. Z drugiej strony inne elementy składowe sondy pomiarowej, które widzieliśmy wcześniej, wpływają na czas reakcji.
Im bardziej bezpośredni kontakt z otoczeniem, którego temperaturę chcemy mierzyć (temperatura otoczenia, gazu, cieczy), tym wyższa jest emisyjność. Co znaczy przenikanie ciepła następuje szybko. Termopary z gołym drutem i złączem zewnętrznym zapewniają szybką reakcję. Dotyczy to również sond ze złączami spawanymi. Ponieważ przewody stykają się bezpośrednio z osłoną, ciepło krąży szybko.
Czas reakcji jest również funkcją rozmiar osłony. Osłona o małej średnicy (na przykład 0,25 mm, 0,5 mm lub 1 mm) zapewnia lepszy czas reakcji. Należy zachować ostrożność przy wyborze tej osłony, jej odporność na pewne środowiska i wysokie temperatury może być mniejsza niż termopary. W przypadku uszkodzenia powłoki, kalibracja termopary (zwana także kalibracją) przeprowadzoną przed użyciem sondy, mogą ulec zmianie.
