7 основных типов датчиков измерения температуры

Об авторе:

Роб Д. Янг — профессиональный автор контента. Персональный сайт rdywriting.com, также посетите страницу его блога searchenginejournal.com.

Температура определяется как энергетический уровень материи, о котором можно судить по некоторым изменениям в этой материи. Датчики для измерения температуры бывают самыми разными и имеют одну общую черту: все они измеряют температуру, регистрируя некоторые изменения физических характеристик.

 

Семь основных типов датчиков измерения температуры или устройств контроля температуры, обсуждаемых здесь, – это термопары, резистивные датчики температуры (терморезисторы, термисторы), инфракрасные излучатели, биметаллические устройства, устройства расширения жидкости, молекулярные датчики изменения состояния и кремниевые диоды.

 

1. Термопары

Термопары представляют собой устройства измерения напряжения, которые измеряют температуру при изменении напряжения. По мере повышения температуры выходное напряжение термопары увеличивается — не обязательно линейно.

 

Часто термопара располагается внутри металлического или керамического экрана, защищающего ее от воздействия различных сред. Термопары в металлической оболочке также доступны со многими типами внешних покрытий, например, с тефлоновым, для безотказной работы в кислотах и ​​растворах сильных щелочей.

 

СВЯЗАННЫЕ: Термопары и датчики температуры

2. Резистивные устройства для измерения температуры

Резистивные устройства для измерения температуры также являются электрическими. Вместо того, чтобы использовать напряжение, как это делает термопара, они используют другую характеристику вещества, которая изменяется с температурой, — его сопротивление. Компания OMEGA Engineering, Inc. в Стэмфорде, штат Коннектикут, имеет дело с двумя типами резистивных устройств: металлическими резистивными термометрами (RTD) и термисторами.

 

Как правило, термометры сопротивления более линейны, чем термопары. Они увеличиваются в положительном направлении, при этом сопротивление увеличивается с повышением температуры. С другой стороны, термистор имеет совершенно другую конструкцию. Это чрезвычайно нелинейное полупроводниковое устройство, сопротивление которого уменьшается при повышении температуры.

3. Инфракрасные датчики

Инфракрасные датчики являются бесконтактными датчиками. Например, если вы поднесете типичный инфракрасный датчик к передней части стола без контакта, датчик сообщит вам температуру стола благодаря своему излучению — вероятно, 68 ° F при нормальной комнатной температуре.

 

При бесконтактном измерении ледяной воды ее температура будет чуть ниже 0°C из-за испарения, что несколько снижает ожидаемое значение температуры.

СВЯЗАННЫЕ: Инфракрасные и каталитические шариковые технологии для датчиков газа: плюсы и минусы

4.

Биметаллические устройства

Биметаллические устройства используют расширение металлов при нагревании. В этих устройствах для контроля температуры два металла соединены вместе и механически связаны со стрелкой. При нагревании одна сторона биметаллической полосы расширяется больше, чем другая. И при правильном приспособлении к указателю отображается измерение температуры .

 

Преимуществами биметаллических устройств являются портативность и независимость от источника питания. Однако они обычно не так точны, как электрические устройства, и вы не можете легко записать значение температуры, как с электрическими устройствами, такими как термопары или термометры сопротивления; но портативность является определенным преимуществом для правильного приложения.

5. Термометры

Термометры – это хорошо известные устройства расширения жидкости, которые также используются для измерения температуры. Вообще говоря, они делятся на две основные категории: ртутные и органические, обычно красные, жидкие. Разница между ними заметна, потому что ртутные устройства имеют определенные ограничения, когда речь идет о том, как их можно безопасно транспортировать или перевозить.

 

Например, ртуть считается загрязнителем окружающей среды, поэтому ее поломка может быть опасной. Обязательно ознакомьтесь с действующими ограничениями на авиаперевозку ртутных продуктов перед отправкой.

 

6. Датчики изменения состояния

Датчики температуры изменения состояния измеряют именно это – изменение состояния материала, вызванное изменением температуры, как при переходе от льда к воде и потом париться. Коммерчески доступные устройства этого типа имеют форму этикеток, шариков, цветных карандашей или лаков.

 

Например, этикетки можно использовать на конденсатоотводчиках. Когда ловушку нужно отрегулировать, она становится горячей; тогда белая точка на этикетке укажет на повышение температуры, став черной. Точка остается черной, даже если температура возвращается к норме.

 

Метки изменения состояния указывают на измерение температуры в °F и °C. В устройствах такого типа белая точка становится черной при превышении указанной температуры; и это необратимый датчик, который остается черным после изменения цвета. Этикетки с температурой полезны, когда вам нужно подтверждение того, что температура не превышала определенного уровня, возможно, по техническим или юридическим причинам во время транспортировки. Поскольку устройства с изменением состояния не являются электрическими, как и биметаллическая пластина, они имеют преимущество в некоторых приложениях. Некоторые формы этого семейства сенсоров (лак, мелки) не меняют цвет; следы, сделанные ими, просто исчезают. Пеллетный вариант визуально деформируется или полностью тает.

 

Ограничения включают относительно медленное время отклика. Поэтому, если у вас есть резкий скачок температуры вверх, а затем очень быстро снижается, видимой реакции может и не быть. Точность также не так высока, как у большинства других устройств, обычно используемых в промышленности. Однако в области применения, где вам нужна нереверсивная индикация, не требующая электропитания, они очень практичны.

 

Другие двусторонние этикетки работают по совершенно другому принципу, используя жидкокристаллический дисплей. Дисплей меняет цвет с черного на оттенок коричневого, синего или зеленого, в зависимости от достигнутой температуры.

 

Например, типичная этикетка полностью черная, если температура ниже измеряемой. По мере повышения температуры в точке, скажем, 33°F появляется цвет — сначала синий, затем зеленый и, наконец, коричневый, когда он достигает заданной температуры. В любом конкретном жидкокристаллическом устройстве вы обычно увидите два цветных пятна, расположенных рядом друг с другом: синее чуть ниже индикатора температуры и коричневое чуть выше. Это позволяет вам оценить температуру, скажем, между 85° и 9°С.0°F.

 

Несмотря на то, что он не является абсолютно точным, его преимущества заключаются в том, что он представляет собой небольшой прочный неэлектрический индикатор, который постоянно обновляет показания температуры.