Что такое высокоточный термометр?

Что такое высокоточный термометр?

Высокоточный термометр — это точный прибор для измерения температуры, который может измерять температуру с самой высокой точностью среди всех термометров.

Он используется вместе с датчиком температуры. При совместном использовании термометра и датчика температуры возможно точное измерение температуры. Поэтому их используют для регулировки температуры и калибровки термометров.

В качестве датчиков температуры используются термоэлектрические датчики и датчики термометра сопротивления, каждый из которых имеет различные характеристики, поэтому важно выбрать датчик температуры, подходящий для предполагаемого использования.

Применение высокоточных термометров

Высокоточные термометры используются для калибровки термометров. Используя комбинацию температурных датчиков, температура регулируется для подтверждения того, что температура калибровки термометра при повседневном использовании является правильной. Однако высокоточные термометры дороже обычных термометров, а их большой размер делает их менее удобными в использовании.

Правильные данные о температуре, предварительно откалиброванные датчиком температуры, хранятся в памяти или во внешней памяти для тех типов высокоточных термометров, которые не имеют встроенной памяти. Считывая данные из этой памяти, можно выполнять измерения с высокой точностью.

Принцип высокоточных термометров

Рисунок 1. Принцип термометров

Наиболее часто используемыми датчиками температуры в промышленности являются термопары и термометры сопротивления.

1. Термоэлектрический датчик температуры

Рисунок 2. Допустимое отклонение температуры термопары

Термоэлектрический датчик температуры — это датчик температуры, который объединяет два разных типа металлических проводников. Когда в точках контакта разных металлов возникает разность температур, между металлами возникает напряжение, а эффект Зеебека, который создает термоэлектродвижущую силу, используется для измерения напряжения, тем самым точно измеряя температуру.

Характеристики термопары — это ее быстрый отклик и способность измерять даже при высоких температурах благодаря ее небольшому размеру. Часто ошибочно полагают, что только кончик термопары (часть, где соединены различные металлические провода) является измерительной частью, но поскольку электродвижущая сила, генерируемая между различными металлическими проводами, является целью измерения, разница температур, включая проводящую часть, важна. Температурный допуск больше, чем у термометра сопротивления.

2. Датчик температуры с использованием термометра сопротивления

Рисунок 3. Допуск термометра сопротивления

Датчики температуры с использованием термометров сопротивления основаны на принципе увеличения электрического сопротивления металлов с ростом температуры. В качестве материала для нитей используется высокочистая платина или никель.

По сравнению с термоэлектрическими они не могут использоваться при высоких температурах и имеют более узкий диапазон покрытия. Однако они характеризуются способностью определять температуру с очень высокой точностью в диапазоне низких и средних температур и высокой стабильностью.

Высокоточные термометры в принципе аналогичны обычным термометрам, но они используют термометр более высокого класса, а их точность поддерживается за счет тщательной калибровки и других мер.

Другая информация о высокоточных термометрах

1. Погрешность измерения высокоточного термометра

Независимо от того, насколько строго откалиброваны спецификации, если измерение не соответствует окружающей среде, правильная температура не может быть измерена. Типичные факторы погрешности следующие.

Факторы погрешности для термометров сопротивления

• Эффект самонагрева из-за возбуждающего тока
• Влияние теплового удара из-за изменения температуры объекта измерения
• Влияние вибрации и удара

Другие факторы включают эффекты аномальных напряжений и токов (например, удары молнии, высоковольтные разряды и т. д.) и эффекты низкого сопротивления изоляции.

2. Факторы погрешности термопар

Факторы погрешности для наиболее часто используемых термопар типа К следующие:

Окисление в восстановительной атмосфере
При использовании термопар типа K в высокотемпературной восстановительной атмосфере между 800 и 1000 °C измеренное значение может отклоняться на несколько сотен градусов. Это происходит из-за того, что поверхностная оксидная пленка хромелевой проволоки, используемой на положительной стороне термопары типа K, восстанавливается восстановительной атмосферой, а затем окисляется с образованием NiCr2O4. В частности, водородный газ проникает через некоторые металлические защитные трубки при высоких температурах, поэтому важно использовать материал оболочки с низкой водородопроницаемостью.

Влияние средней температуры оболочки (ошибка шунта)
Если оболочка контактирует с более горячей частью, чем измеряемая температура, температура будет выше, чем у измеряемой части. Это происходит из-за того, что сопротивление изоляции неорганического наполнителя внутри оболочки уменьшается при температурах выше 800°C. Эффективно обратить внимание на способ установки и выбрать оболочку с большим внешним диаметром, чтобы увеличить изоляционное расстояние между жилами.

Неизбежная ошибка термопар типа K (заказ на короткий диапазон)
При использовании термопар типа К при температурах от 300 до 550 °C характеристики ЭДС могут измениться и могут возникнуть ошибки. Это связано с тем, что металлургическая структура сплава хромеля увеличивает ЭДС при температурах от 300 до 550 °C. Нагрев до 650 °C или выше восстановит исходные характеристики.

Внешние электрические воздействия
Шум, создаваемый генераторами, двигателями и т. д., может вызывать ошибки. Чтобы минимизировать влияние шума, используйте экранированные компенсирующие проводники. Если экранированный компенсирующий проводник не используется или используется двухточечный тип заземления, эффект экранирования может быть снижен или вместо этого могут быть получены индуцированные токи.

Последствия неиспользования компенсирующих проводников
Термопары измеряют не температуру на наконечнике, а «разницу температур» между наконечником и областью, соединенной проводником, которая является электродвижущей силой. Следовательно, часть термопары, которая соединена с проводником, является частью, генерирующей электродвижущую силу. Однако, если для всего измерения используются провода термопары, стоимость будет высокой, а значение сопротивления будет слишком высоким, поэтому используются компенсирующие проводники.

Компенсирующий проводник — это проводник, который имеет почти такую ​​же ЭДС, как и термопара, используемая в сочетании. Иногда принцип термопары понимается неправильно, и вместо компенсирующего проводника используется обычный проводник, или ошибочно выбирается проводник, который следует использовать.

Кроме того, как термометры сопротивления, так и термопары используются для измерения температуры путем установления контакта, поэтому необходимо соблюдать осторожность с методом контакта и внешней температурой окружающей среды.