Termopāri Tās ir ierīces, ko plaši izmanto rūpniecībā temperatūras mērīšanai. Pateicoties to daudzpusībai, zemajām izmaksām un robustumam, termopāri ir kļuvuši par vienu no populārākajām iespējām precīzai temperatūras uzraudzībai un mērīšanai dažādās vidēs. Tās dizains un darbība ir balstīta uz vienkāršiem fiziskiem principiem, taču to pielietojums ir no rūpnieciskiem procesiem līdz zinātniskiem pētījumiem.
Vairāki termopāru veidi, katrs paredzēts dažādiem temperatūras diapazoniem un vides apstākļiem. Šajā rakstā mēs padziļināti izpētīsim dažādus termopāru veidus, to pielietojumu, galvenās iezīmes un to, kā izvēlēties piemērotāko, pamatojoties uz vidi un specifisko mērījumu nepieciešamību.
Kas ir termopāris?
Un termopāri Tas ir sensors, kas mēra temperatūru, izmantojot divu dažādu metāla vadītāju savienojumu. Šie vadītāji ģenerē spriegumu, kas mainās atkarībā no temperatūras starpības starp sensora galiem, ļaujot noteikt precīzu temperatūru mērīšanas punktā. Šo fenomenu sauc Seebeck efekts, kas ir termopāru darbības pamatā.
Darbības princips
Kā jau minējām, termopāra pamatā ir Seebeck efekts. Kad divi metāli saskaras un tiek pakļauti temperatūras starpībai, tie rada spriegumu. Viens termopāra gals ir saskarē ar objektu, kura temperatūra tiek mērīta ( karstā savienošana), bet otru galu tur zināmā temperatūrā, piemēram, istabas temperatūrā ( aukstā savienība).
Šis ģenerētais spriegums tiek pārveidots par noderīgu temperatūras rādījumu. Ir svarīgi atzīmēt, ka izejas signāls no termopāriem ir ļoti mazs, parasti milivoltos, tāpēc ir nepieciešama pastiprināšanas ķēde, lai šo signālu pārvērstu pārvaldāmā attēlā.
Termopāru veidi
Atkarībā no materiāliem, kas veido vadītājus, ir vairāki termopāru veidi, un katram veidam ir unikālas īpašības temperatūras diapazona un precizitātes ziņā. Tālāk mēs aprakstām visbiežāk sastopamos.
K tipa termopāris
K tipa termopāris Tas ir visizplatītākais nozarē. Tas sastāv no kombinācijas niķelis-hroms (Chromel®) kā pozitīvs elements un niķeļa-alumīnija (Alumel®) kā negatīvs elements. Tas ir ideāli piemērots temperatūras mērīšanai plašā diapazonā no -200°C līdz 1250°C.
Šis termopāra veids ir īpaši noderīgs vidēs, kur notiek oksidējoša un augstas temperatūras atmosfēra. Tā zemās izmaksas un izturība padara to par lielisku iespēju plaši izplatītiem rūpnieciskiem lietojumiem.
J tipa termopāris
J tipa termopāris Tas ir pazīstams ar savu izmantošanu vidēs, kur temperatūra svārstās no -210°C līdz 760°C. Tas sastāv no Hierro kā pozitīvs diriģents un konstantan (vara-niķeļa sakausējums) kā negatīvs vadītājs.
Tas ir viens no lētāki termopāri un ir piemērots vidēm, kas nepārsniedz 760°C, jo augstākā temperatūrā dzelzs ātri oksidējas. Tāpēc tas ir ideāli piemērots lietojumprogrammām, kurās nepieciešams zemu izmaksu sensors un mērena temperatūra.
T tipa termopāris
El T tipa termopāris Tas ir lieliski piemērots zemas temperatūras mērījumiem, piemēram, no -200°C līdz 350°C. Tās draiveri sastāv no varš no pozitīvās puses un konstantan negatīvajā pusē. Tas ir viens no labākajiem stabilitātes un precizitātes ziņā, strādājot neekstrēmajos kriogēnajos vai atmosfēras diapazonos.
Dārgmetālu termopāri: R, S un B tipi
Šis termopāru veidi Tie galvenokārt ir izgatavoti no dārgmetāliem, piemēram, platīna, kas padara tos ideāli piemērotus lietojumiem, kuros nepieciešams mērīt ļoti augstu temperatūru līdz 1700 °C. Tie ir ļoti precīzi un stabili, bet arī dārgi.
R tipa termopāris izmanto kombināciju platīns-rodijs kā vadītājiem. Tas ir piemērots temperatūrai līdz 1450°C un ir ļoti stabils, padarot to piemērotu laboratorijām un augstas precizitātes vidēm.
El S tipa termopāris Tas ir līdzīgs R tipam, taču tā platīna un rodija attiecība nedaudz atšķiras, padarot to piemērotu lietojumiem, kuriem nepieciešama augsta līmeņa stabilitāte un izturība.
B tipa termopāris Tas izceļas ar spēju izmērīt ārkārtīgi augstu temperatūru, līdz 1700°C, bez nepieciešamības kompensēt aukstuma krustojumā līdz 50°C. Tas padara to noderīgu augsta riska rūpnieciskos lietojumos un naidīgā vidē.
N tipa termopāris
El N tipa termopāris Tas tika izstrādāts kā K tipa evolūcija, un to raksturo lielāka izturība pret oksidēšanu un stabilitāte augstās temperatūrās. Tas izmanto sakausējumus nikrozils y nisil, kas ļauj tai darboties diapazonā līdz 1280°C.
Šis termopāra veids ir ideāla izvēle lietojumiem, kuriem nepieciešama augsta izturība pret termisko degradāciju un ilgstoša izturība.
Termopāra kļūdu diapazoni un robežas
IEC 60584-1 standarts katram termopāra veidam nosaka dažādus temperatūras diapazonus un kļūdu robežas. Lai gan tie atšķiras atkarībā no stieples diametra un vides apstākļiem, vispārīgi runājot, var definēt:
- Tips J: -210°C līdz 760°C, ar kļūdu ±2.2°C vai ±0.75%
- K tips: -200°C līdz 1250°C, ar kļūdu ±2.2°C vai ±0.75%
- T tips: -200°C līdz 350°C, ar kļūdu ±1.0°C vai ±0.75%
- N tips: -200°C līdz 1280°C, ar kļūdu ±2.2°C vai ±0.75%
Kā izvēlēties pareizo termopāri?
Atlasiet piemērots termopāris Tas ir atkarīgs no vairākiem faktoriem, piemēram, temperatūras diapazona, kuru vēlaties izmērīt, vides, kurā sensors tiks izmantots, un pieejamā budžeta. Ir svarīgi ņemt vērā tādus aspektus kā:
- Maksimālā un minimālā temperatūra: Katram termopāra veidam ir noteikts darbības diapazons.
- Entorno de operación: Oksidējoša, reducējoša, kriogēna atmosfēra utt. var ietekmēt sensora izturību.
- Ķīmiskā izturība: Daži materiāli ir jutīgāki pret koroziju, kas ietekmēs sensora kalpošanas laiku.
- precizitāte: Jo lielāka ir precizitāte, izmaksas parasti palielinās, tāpēc tas ir faktors, lai līdzsvarotu ar funkcionalitāti.
Izplatītas lietojumprogrammas
L termopāri To daudzpusības un robustuma dēļ tos izmanto miljoniem lietojumu dažādās nozarēs. Daži piemēri:
- spēkstacijas kur tiek uzraudzīta turbīnu un citu kritisko komponentu temperatūra.
- Pētniecības laboratorijas kur nepieciešama liela precizitāte, veicot mērījumus ekstremālās temperatūrās, gan augstās, gan zemās.
- Rūpnieciskie procesi piemēram, rūpnīcas automatizācija, kur pastāvīgi nepieciešama siltuma uzraudzība.
Termopāru priekšrocības un trūkumi
Neskatoties uz to, ka to plaši izmanto, ne visas vides ir piemērotas termopāriem. Analizēsim tās stiprās un vājās puses.
Priekšrocība
- Izturība un izturība pat ekstremālos apstākļos.
- Lēts salīdzinot ar citiem sensoriem, piemēram, RTD.
- Plaši temperatūras diapazoni, no kriogēniem lietojumiem līdz augstas temperatūras līgumiem.
Trūkumi
- Ierobežota precizitāte salīdzinājumā ar progresīvākām tehnoloģijām, piemēram, RTD.
- Jutība pret elektrisko troksni, it īpaši garos kabeļu maršrutos.
- Nepieciešams īstenot aukstā savienojuma kompensācija lai iegūtu precīzus rādījumus.
Mēģinot izvēlēties piemērotu termopāri konkrētam lietojumam, ir svarīgi ņemt vērā visus šos faktorus, nosverot tā piedāvātās priekšrocības, piemēram, zemās izmaksas un plašo darbības diapazonu, pret precizitātes un jutīguma pret vidi ierobežojumiem. . Termopāri joprojām ir viens no efektīvākajiem un daudzpusīgākajiem risinājumiem temperatūras mērīšanai ļoti prasīgos rūpnieciskos lietojumos.