Principer för temperaturmätning

Viktiga principer för visuell temperaturmätning

Varför är temperaturmätning viktigt?

Hur mäter man temperatur i industriella tillämpningar?

Temperaturtransmittrar

Hur väljer man en industriell temperaturmätare?

1) Vilken är tillämpningen?

2) Vilket temperaturområde krävs?

3) Vilken noggrannhet och svarstid krävs?

4) Vilka är installationsförhållandena?

Behöver du mer information om temperaturmätare?

Varför är temperaturmätning viktigt?

Temperaturmätning är mycket viktig eftersom den spelar en avgörande roll för slutprodukternas kvalitet och anläggningens säkerhet. Detta förklaras av det faktum att temperaturen kan ha en betydande inverkan på flera aspekter som till exempel smak, viskositet, densitet, löslighet och produktens aggregerade tillstånd.

I detta sammanhang uppstår frågan, vad är definitionen av temperatur i första hand? Med några få ord kan temperaturen definieras som den fysiska mängden termisk energi som mäter nivån på kinetisk energi i partiklarna. Ju högre rörelseenergi från partikeln, desto högre temperatur och vice versa.

Hur mäter man temperatur i industriella tillämpningar?

Det finns olika temperaturmätningsanordningar för att mäta temperatur i industriella applikationer. De mest använda sensorerna är bimetalltermometrar, industriella temperaturgivare med termoelement eller motståndstermometrar, även kända som RTD, samt temperaturtransmittrar.

Bimetalltermometrar

Bimetalltermometrar, även kända som bimetalliska termometrar eller temperaturmätare, består av två olika metaller med olika expansionskoefficienter. När de värms upp expanderar den ena metallen mer än den andra, vilket orsakar en deformation. Deformationen överförs mekaniskt för att flytta en pekare i en visartavla, där temperaturen kan mätas och avläsas på skalan. Bimetalltermometrar är en utmärkt och kostnadseffektiv lösning för lokal mätning och temperaturindikering.

Till bimetalltermometrar

Figur 1 - Bimetalltermometrars konstruktion

Bimetalltermometrars fördelar:

Låg kostnad och tillförlitlig
Kräver ingen strömförsörjning
Bra alternativ för lokal indikering

Bimetalltermometrars begränsningar:

Interna rörliga delar kan behöva underhållas över tid
Omkalibrering och korrigering kan behövas över tid
Ingen utsignal

Termoelement

Figur 2 - Termoelementets funktion

Termoelement fungerar baserat på Seeback-effekten, där ett par ledningar av två elektriska ledare av olika material är sammanfogade i en punkt, en så kallad varm korsning. En spänning kan mätas mellan de två trådarna, en så kallad kall korsning, i förhållande till den avkända temperaturen. Termoelement kan tillverkas av olika material, ha olika modellbeteckningar och utformas för olika temperaturområden.

Typ K (Chromel-alumel) är det vanligaste termoelementet, en billig men ändå tillförlitlig sensor med ett temperaturintervall på -200 till 1300 °C. För mer krävande tillämpningar med högre temperaturer kan termoelement med ädla legeringar av platina och rodium, såsom termoelement typ B, R och S, mäta temperaturer på över 1700 °C.

Termoelement kräver specialkablar. Om anslutningen görs med en kabel av ett annat material än termoelementet, skapar anslutningen mellan termoelementet och kabeln ett annat termoelement, vilket också kommer att producera en spänning, vilket orsakar fel i mätvärdet. Av denna anledning måste termoelementets förlängnings- och kompensationskablar vara speciella för detta ändamål. För långa avstånd kan specialkablarna bli dyra, och systemet är mottagligt för störningar. Av denna anledning rekommenderas det att använda en temperaturtransmitter nära sensorn som överför den uppmätta temperaturen med hjälp av en standardiserad och robust analog signal, såsom 4-20 mA, 0-10 V, eller digitala kommunikationsprotokoll.

Termoelementens fördelar:

Låg kostnad och tillförlitliga
Olika versioner för olika temperaturområden
Stöder högre temperaturer jämfört med en RTD-enhet
Snabbare responstid jämfört med en RTD-enhet
Kan anslutas till en temperaturtransmitter

Termoelementens nackdelar:

Icke-linjär signal
Lågspänningssignal mottaglig för elektriskt brus
Kräver särskild kabeldragning
Exaktheten kan ändras över tid, vilket kräver omkalibrering

Tillbaka till översikten

Temperaturdetektorer för motstånd

Motståndstermometrar, även kända som "resistance temperature detectors" (RTD), är temperaturgivare gjorda av ett metalliskt material där det elektriska motståndet ändras baserat på temperaturen. Med förhållandet mellan temperatur och elektrisk resistans är det sedan möjligt att mäta temperaturen. Det vanligaste materialet för motståndstermometrar är platina, som används i Pt100- och Pt1000-termometrar, vilket ger ett väldefinierat, stabilt och linjärt motståndsvärde. Billigare material kan dock också användas i RTD-enheter som koppar och nickel.

RTD-enheter kan variera i konstruktion beroende på tillverkare och modell. De två vanligaste konstruktionerna är trådlindad RTD-enhet och RTD med tunnfilm. Trådlindade RTD-enheter är mer exakta och kan fungera i ett större temperaturintervall. De är dock dyrare och mindre motståndskraftiga mot mekanisk påfrestning än RTD-enheter med tunnfilm. RTD-enheter med tunnfilm är också mer kompakta och har bättre respons i sensorns spets.

Figur 3 - Trådlindad RTD (vänster); RTD med tunnfilm (höger)

Figur 3 - Trådlindad RTD (överst); RTD med tunnfilm (nederst)

Motståndstermometrar finns i 2-, 3- eller 4-trådig konfiguration. I temperaturgivaren mäts sensorns resistans. Kabelresistansen kommer dock att summeras till sensorns resistans och kan ha en betydande inverkan på exaktheten, beroende på kabelavståndet. RTD-temperaturgivare med 3 och 4 trådar är utformade för att anslutas till en kompenserande strömkrets som kan kompensera för kabelresistansen. Detta minskar dess påverkan i mätningen, där en 4-trådsversion skulle vara den mest exakta av dem alla. När du ansluter givare över långa avstånd rekommenderas det att använda en temperaturtransmitter nära sensorn. På så sätt påverkar ledningens elektriska motstånd inte mätvärdet.

Ta reda på mer om motståndstermometrar

RTD-temperaturgivarens fördelar:

Mer exakt jämfört med termoelement
Mer linjär och stabil jämfört med termoelement
Kan anslutas till en temperaturtransmitter
Kräver ingen särskild kabeldragning

RTD-temperaturgivarens nackdelar:

Dyrare jämfört med termoelement
Vanligtvis konstruerad för temperaturer under 600 °C
Kabelmotstånd kan påverka mätvärdet

Dykrör

Dykrör, även kända som dopphylsor, används för att skydda temperaturgivaren från nötning, korrosion, vibrationer och mekanisk påverkan. Dykröret är i princip ett rör med en sluten ände som fungerar som en mantel för temperatursonden. Förutom att skydda temperaturgivaren tillåter den även att ta bort eller byta ut en sensor utan att behöva stoppa processen.

När man väljer ett dykrör är det viktigt att ta hänsyn till vissa aspekter, t.ex. inner- och ytterdiameter, längd, material, processanslutning och utformning, som bör vara kompatibla med den givare som ska användas.

Läs mer om hylsor

Figur 4 - Temperatursond och dykrör

Dykrörets fördelar:

Skyddar sensorn för mekanisk påverkan
Sensorer kan tas bort eller bytas ut utan att behöva stoppa processen

Dykrörets nackdelar:

Ökar sensorns svarstid
Ökar tryckförlusten på grund av större utrymmeskrav

Temperaturtransmittrar

Figur 5 - Transmitterhuvud (vänster), DIN-skenetransmitter (höger)

Temperaturtransmittrar används för överföring av mätsignaler över långa avstånd. De använder en standardiserad analogsignal såsom 4-20 mA eller digitala kommunikationsprotokoll som är mycket robusta och okänsliga för störningar. Kompakta temperaturgivare kan ha en integrerad temperaturtransmitter medan DIN-skenetransmittrar och transmitterhuvuden, som är kompatibla med de flesta termoelement och RTD-typer, kan ha en fristående sensor ansluten.

Vissa temperaturtransmittrar möjliggör även parametrering, kalibrering, integrerad diagnostik samt andra funktioner.

Utforska DIN-skenetransmittrar och transmitterhuvuden

Fördelar hos temperaturtransmittrar:

Robust industriell analogsignal för långa avstånd
Erbjuder parametrering, kalibrering och diagnostik, beroende på modell
Kompatibel med ett brett utbud av temperaturgivare

Begränsningar hos temperaturtransmittrar:

Extra kostnad

Tillbaka till översikten

Hur väljer man en industriell temperaturmätare?

Många faktorer kan påverka valet av en temperaturgivare, och på grund av alla tekniska aspekter som ska beaktas kan rätt val vara utmanande och tidskrävande. Men genom att svara på några vägledande frågor är det möjligt att få en bättre orientering inför urvalet.

1) Vilken är tillämpningen?	Det är viktigt att förstå vad tillämpningen är, t.ex. om det handlar om att mäta temperaturen på vätskor och gaser som är inneslutna i ett rör eller en tank, omgivningstemperaturen i ett rum eller till och med temperaturen på en yta. Varje sensor är utformad för en specifik uppgift och kan fungera dåligt om den inte används för sitt ändamål. Det är därför viktigt att kontrollera om sensorn är avsedd för tillämpningen.
2) Vilket temperaturområde krävs?	Varje temperaturgivare är utformad för att fungera inom ett visst temperaturområde. Om den används utanför intervallgränserna kan onoggrannhet, felaktigheter och till och med skada uppstå på mätelementet.
3) Vilken noggrannhet och svarstid krävs?	Olika klasser av noggrannhet och responstid finns på temperaturgivare. Därför är det viktigt att kontrollera om den valda sensorn uppfyller processkraven.
4) Vilka är installationsförhållandena?	Temperatursonder kan ha olika införingslängder, sonddiametrar och processanslutningar. Av denna anledning är det värt att kontrollera om den valda sensorn har dimensioner och anslutningar som är kompatibla med installationsplatsen.

Behöver du mer information om temperaturmätare?

Behöver du hjälp med att välja en temperaturmätare? Med hjälp av vårt tekniska team kan du hitta en lämplig produkt för dina tillämpningar:

Skriv ett mejl till våra kvalificerade tekniker

Ring det tekniska teamet

Läs mer om våra högkvalitativa temperaturtransmittrar:

Gå till kategorin temperatur- och fuktmätning

Tillbaka till översikten