Στον τομέα της βιομηχανικής μέτρησης θερμοκρασίας, τα θερμοστοιχεία και τα θερμόμετρα αντίστασης πλατίνας είναι δύο ευρέως χρησιμοποιούμενοι αισθητήρες θερμοκρασίας. Έχουν σημαντικές διαφορές στη δομή, την αρχή λειτουργίας και τα σενάρια εφαρμογής. Αυτό το άρθρο θα συζητήσει λεπτομερώς τον τρόπο διάκρισης μεταξύ θερμοστοιχείων σταθερού σπειρώματος κιβωτίου διακλάδωσης και βιδωτών-θερμομέτρων αντίστασης πλατίνας, βοηθώντας τους αναγνώστες να κατανοήσουν καλύτερα και να εφαρμόσουν αυτούς τους δύο τύπους αισθητήρων.
I. Διαρθρωτικές Διαφορές
1. Δομικά Χαρακτηριστικά Θερμοζευγών με σταθερό σπείρωμα κουτιού διακλάδωσης
Τα θερμοστοιχεία με σταθερό σπείρωμα αποτελούνται κυρίως από ένα θερμοστοιχείο, ένα μονωτικό χιτώνιο, ένα προστατευτικό περίβλημα και ένα κουτί διακλάδωσης. Το θερμοστοιχείο είναι το βασικό συστατικό του θερμοστοιχείου, που αποτελείται από δύο μεταλλικά σύρματα διαφορετικών υλικών (όπως νικέλιο-χρώμιο/νικέλιο-πυρίτιο, πλατίνα-ρόδιο/πλατίνα κ.λπ.), με τα άκρα τους συγκολλημένα μεταξύ τους για να σχηματίσουν το άκρο μέτρησης. Το μονωτικό χιτώνιο είναι συνήθως κατασκευασμένο από κεραμικό υλικό (όπως σωλήνας κορουνδίου, σωλήνας υψηλής-αλουμίνας), το οποίο έχει υψηλή αντοχή στη θερμοκρασία και ιδιότητες μόνωσης και χρησιμοποιείται για την απομόνωση των δύο θερμοστοιχείων για την αποφυγή βραχυκυκλωμάτων. Το προστατευτικό περίβλημα είναι κατασκευασμένο από υλικά επιλεγμένα σύμφωνα με τις συνθήκες εργασίας (όπως ανθρακούχο χάλυβα, ανοξείδωτο χάλυβα, κορούνδιο, Hastelloy) και η κύρια λειτουργία του είναι να προστατεύει το θερμοστοιχείο από τη διάβρωση ή την πρόσκρουση από το μέσο. Δεν απαιτείται υψηλή θερμική αγωγιμότητα επειδή το θερμό άκρο του θερμοστοιχείου έρχεται σε άμεση επαφή με το μέσο, με αποτέλεσμα γρήγορη ταχύτητα απόκρισης. Το κουτί διακλάδωσης χρησιμοποιείται για τη σύνδεση του θερμοστοιχείου και των καλωδίων αντιστάθμισης και έχει ενσωματωμένα μπλοκ ακροδεκτών. Η σταθερότητα της θερμοκρασίας της ψυχρής διασταύρωσης πρέπει να εξεταστεί προσεκτικά (αποφεύγοντας την εγγύτητα σε πηγές θερμότητας) και η βαθμολογία στεγανοποίησης συνήθως δεν είναι χαμηλότερη από IP65.
2. Δομικά χαρακτηριστικά των βιδωτών-Θερμομέτρων αντίστασης τύπου Platinum
Τα θερμόμετρα αντίστασης με βιδωτό-τύπο πλατίνας αποτελούνται κυρίως από ένα αισθητήριο στοιχείο, μονωτικό υλικό πλήρωσης, έναν προστατευτικό σωλήνα και ένα κουτί διακλάδωσης. Το αισθητήριο στοιχείο είναι το στοιχείο μέτρησης της θερμοκρασίας πυρήνα του θερμομέτρου αντίστασης πλατίνας, συνήθως κατασκευασμένο από τυλιγμένο σύρμα πλατίνας, το οποίο πρέπει να έχει επαρκή ανταλλαγή θερμότητας με το μέσο. Ο σχεδιασμός τύπου βίδας-είναι το μοναδικό χαρακτηριστικό του. Η μέθοδος στερέωσης με βίδα επιτρέπει στο αισθητήριο στοιχείο να στερεωθεί σφιχτά στην επιφάνεια του αντικειμένου που μετράται, βελτιώνοντας την ακρίβεια μέτρησης. Στα θερμόμετρα θωρακισμένης αντίστασης, το αισθητήριο στοιχείο περιβάλλεται από μονωτική σκόνη οξειδίου του μαγνησίου, η οποία παρέχει τόσο μόνωση όσο και ενισχυμένη θερμική αγωγιμότητα. Στα θερμόμετρα συναρμολογημένης αντίστασης, το αισθητήριο στοιχείο απομονώνεται από τον προστατευτικό σωλήνα με ένα μονωτικό χιτώνιο. Το υλικό του προστατευτικού σωλήνα είναι παρόμοιο με αυτό ενός θερμοστοιχείου, αλλά απαιτεί υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα επειδή πρέπει να μεταφέρει γρήγορα τη μέση θερμοκρασία στο αισθητήριο στοιχείο για να μειωθεί η καθυστέρηση απόκρισης. Το κουτί διακλάδωσης χρησιμοποιείται για τη σύνδεση του αισθητηρίου στοιχείου και των καλωδίων σήματος και έχει ενσωματωμένο-μπλοκ ακροδεκτών. Πρέπει να υποστηρίζει σύνδεση τριών-ή τεσσάρων{10}} καλωδίων (για την αντιστάθμιση σφαλμάτων αντίστασης καλωδίων) και απαιτεί μόνο στεγανοποίηση{11}}από την υγρασία, χωρίς την ανάγκη αντιστάθμισης κρύου συνδέσμου.
II. Διαφορές στις αρχές εργασίας
1. Αρχή Εργασίας Θερμοζευγών
Τα θερμοστοιχεία λειτουργούν με βάση το φαινόμενο Seebeck, το οποίο δηλώνει ότι όταν δύο διαφορετικοί αγωγοί σχηματίζουν ένα κλειστό κύκλωμα, δημιουργείται ένα θερμοηλεκτρικό δυναμικό στο κύκλωμα εάν οι δύο συνδέσεις έχουν διαφορετικές θερμοκρασίες. Το θερμοηλεκτρικό δυναμικό ενός θερμοστοιχείου είναι ανάλογο με τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του άκρου μέτρησης και του άκρου αναφοράς. Με τη μέτρηση του μεγέθους του θερμοηλεκτρικού δυναμικού, μπορεί να ληφθεί έμμεσα η θερμοκρασία στο άκρο μέτρησης. Τα θερμοστοιχεία έχουν γρήγορη ταχύτητα απόκρισης και είναι κατάλληλα για τη μέτρηση υψηλών θερμοκρασιών και ταχέως μεταβαλλόμενων θερμοκρασιών.
2. Αρχή λειτουργίας των θερμομέτρων αντίστασης πλατίνας
Τα θερμόμετρα αντίστασης πλατίνας λειτουργούν με βάση το χαρακτηριστικό ότι η αντίσταση ενός μετάλλου αλλάζει με τη θερμοκρασία, δηλαδή, η τιμή αντίστασης ενός μετάλλου αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Υπάρχει μια ορισμένη λειτουργική σχέση μεταξύ της τιμής αντίστασης ενός θερμομέτρου αντίστασης πλατίνας και της θερμοκρασίας. Με τη μέτρηση της τιμής αντίστασης του θερμομέτρου αντίστασης πλατίνας, μπορεί να υπολογιστεί η θερμοκρασία του μετρούμενου μέσου. Τα θερμόμετρα αντίστασης με βίδα-τύπου πλατίνας χρησιμοποιούν μια μέθοδο στερέωσης με βίδα για να διασφαλίσουν ότι το αισθητήριο στοιχείο βρίσκεται σε στενή επαφή με την επιφάνεια του αντικειμένου που μετράται, βελτιώνοντας την ακρίβεια μέτρησης και την ταχύτητα απόκρισης.
III. Διαφορές στα σενάρια εφαρμογής
1. Σενάρια Εφαρμογής Θερμοζευγών
Τα θερμοστοιχεία κουτιού διακλάδωσης με σταθερό-νήμα είναι κατάλληλα για μετρήσεις υψηλών- θερμοκρασίας, όπως θερμοκρασία κλιβάνου και θερμοκρασία λιωμένου μετάλλου. Η γρήγορη ταχύτητα απόκρισης τους επιτρέπει να αντικατοπτρίζουν γρήγορα τις αλλαγές θερμοκρασίας, καθιστώντας τα κατάλληλα για εφαρμογές που απαιτούν γρήγορη απόκριση. Επιπλέον, τα θερμοστοιχεία έχουν μεγάλο εύρος μέτρησης, από -200 μοίρες έως +1800 μοίρες .
2. Σενάρια εφαρμογής βιδωτών-θερμομέτρων αντίστασης πλατίνας
Τα θερμόμετρα αντίστασης με βιδωτό-τύπο πλατίνας είναι κατάλληλα για μέτρηση θερμοκρασίας επιφάνειας, όπως η επιφάνεια του μηχανολογικού εξοπλισμού και το εξωτερικό τοίχωμα των σωλήνων. Η μέθοδος στερέωσης με βίδες τους επιτρέπει να βρίσκονται σε στενή επαφή με τη μετρούμενη επιφάνεια, βελτιώνοντας την ακρίβεια μέτρησης. Τα θερμόμετρα αντίστασης πλατίνας έχουν υψηλή ακρίβεια μέτρησης και είναι κατάλληλα για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή ακρίβεια, ειδικά στο εύρος μέσης και χαμηλής θερμοκρασίας (-200 βαθμοί έως +500 βαθμοί ). Επιπλέον, τα θερμόμετρα αντίστασης πλατίνας τύπου βίδας έχουν γρήγορη ταχύτητα απόκρισης, καθιστώντας τα κατάλληλα για μετρήσεις θερμοκρασίας επιφάνειας που απαιτούν γρήγορη απόκριση. IV. Εμφάνιση και διαφορές καλωδίωσης
1. Εμφάνιση και καλωδίωση θερμοστοιχείων
Η κεφαλή ενός θερμοστοιχείου συνήθως δεν έχει σημαντική αλλαγή στη διάμετρό της, επειδή η θερμή της διασταύρωση έρχεται σε άμεση επαφή με το μέσο, εξαλείφοντας την ανάγκη για πρόσθετα στοιχεία ανίχνευσης θερμοκρασίας. Το κουτί διακλάδωσης περιέχει γενικά δύο ή τέσσερα καλώδια (για διπλά θερμοστοιχεία). Τα καλώδια αντιστάθμισης έχουν θετική και αρνητική πολικότητα και πρέπει να συνδέονται σωστά για την αποφυγή σφαλμάτων μέτρησης.
2. Εμφάνιση και καλωδίωση βιδωτών-Θερμομέτρων αντίστασης τύπου Platinum
Η κεφαλή ενός θερμομέτρου αντίστασης με βίδα-τύπου πλατίνας έχει μια ευδιάκριτη συσκευή στερέωσης με βίδα-, η οποία είναι ο μοναδικός σχεδιασμός της, που χρησιμοποιείται για να διασφαλίζει ότι το αισθητήριο στοιχείο βρίσκεται σε στενή επαφή με τη μετρούμενη επιφάνεια. Το κουτί διακλάδωσης περιέχει γενικά τρία ή τέσσερα καλώδια (σύστημα με τρία-σύρματα ή τέσσερα-σύρματα) για την αντιστάθμιση των σφαλμάτων αντίστασης καλωδίων. Τα θερμόμετρα αντίστασης πλατίνας δεν απαιτούν διάκριση μεταξύ θετικών και αρνητικών ακροδεκτών, επειδή η αρχή λειτουργίας τους βασίζεται στις αλλαγές της τιμής αντίστασης και όχι στην ηλεκτροκινητική δύναμη.
V. Περίληψη
Σταθερά-θερμοστοιχεία κουτιού διακλάδωσης με σπείρωμα και θερμόμετρα αντίστασης με βίδα-τύπου πλατίνας έχουν σημαντικές διαφορές στη δομή, την αρχή λειτουργίας, τα σενάρια εφαρμογής και την εμφάνιση και την καλωδίωση. Τα θερμοστοιχεία είναι κατάλληλα για εφαρμογές σε Σε πρακτικές εφαρμογές, ο κατάλληλος αισθητήρας θα πρέπει να επιλέγεται σύμφωνα με συγκεκριμένες ανάγκες. Με την κατανόηση των δομικών χαρακτηριστικών και των αρχών λειτουργίας αυτών των δύο αισθητήρων, τα σενάρια εφαρμογής τους μπορούν να γίνουν καλύτερα κατανοητά, παρέχοντας έτσι πιο ακριβείς και αξιόπιστες λύσεις για τη μέτρηση της βιομηχανικής θερμοκρασίας.
