У сфері промислового вимірювання температури термопари та платинові термометри опору є двома широко використовуваними датчиками температури. Вони мають значні відмінності в структурі, принципі роботи та сценаріях застосування. У цій статті детально обговорюватиметься, як відрізнити термопари з фіксованою різьбою в розподільній коробці та гвинтові платинові термометри опору-типу, допомагаючи читачам краще зрозуміти та застосовувати ці два типи датчиків.
I. Структурні відмінності
1. Структурні характеристики термопар з фіксованою різьбою в розподільній коробці
Термопари з фіксованою різьбою розподільної коробки в основному складаються з термоелемента, ізоляційної втулки, захисної оболонки та розподільної коробки. Термоелемент — це основний компонент термопари, що складається з двох металевих дротів із різних матеріалів (таких як нікель-хром/нікель-кремній, платина-родій/платина тощо), кінці яких спаяні разом, щоб утворити вимірювальний кінець. Ізоляційна втулка зазвичай виготовляється з керамічного матеріалу (наприклад, корундової труби, високо-глиноземної труби), який має високу термостійкість та ізоляційні властивості, і використовується для ізоляції двох термоелементів для запобігання короткому замиканню. Захисна оболонка виготовлена з матеріалів, підібраних відповідно до умов роботи (таких як вуглецева сталь, нержавіюча сталь, корунд, хастеллой), і її основною функцією є захист термоелемента від корозії або впливу середовища. Висока теплопровідність не потрібна, оскільки гарячий кінець термопари безпосередньо контактує із середовищем, що забезпечує швидку швидкість реакції. Розподільна коробка використовується для з’єднання термоелемента та компенсаційних проводів і має вбудовані-клемні колодки. Необхідно ретельно враховувати стабільність температури холодного спаю (уникаючи близькості до джерел тепла), а ступінь герметичності зазвичай не нижче IP65.
2. Структурні характеристики платинових термометрів опору гвинтового -типу
Платинові термометри опору -гвинтового типу складаються здебільшого з чутливого елемента, ізоляційного наповнювача, захисної трубки та розподільної коробки. Чутливий елемент — це компонент для вимірювання температури серцевини платинового термометра опору, зазвичай виготовлений із намотаного платинового дроту, який повинен мати достатній теплообмін із середовищем. Конструкція гвинтового-типу є його унікальною особливістю; метод кріплення гвинтом дозволяє щільно прикріпити чутливий елемент до поверхні вимірюваного об'єкта, підвищуючи точність вимірювання. У броньованих термометрах опору чутливий елемент оточений ізоляційним порошком оксиду магнію, який забезпечує як ізоляцію, так і підвищену теплопровідність; у збірних термометрах опору чутливий елемент ізольований від захисної трубки ізоляційною втулкою. Матеріал захисної трубки подібний до матеріалу термопари, але вимагає вищої теплопровідності, оскільки він повинен швидко передавати температуру середовища до чутливого елемента, щоб зменшити затримку відгуку. Розподільна коробка використовується для з’єднання чутливого елемента та сигнальних проводів і має вбудовану-клемну колодку. Він має підтримувати три- або чотири-дротове з’єднання (щоб компенсувати похибки опору дроту) і потребує лише волого{11}}герметизації, без необхідності компенсації холодного спаю.
II. Відмінності в принципах роботи
1. Принцип роботи термопар
Термопари працюють на основі ефекту Зеєбека, який стверджує, що коли два різні провідники утворюють замкнутий ланцюг, у ланцюзі генерується термоелектричний потенціал, якщо два з’єднання мають різні температури. Термоелектричний потенціал термопари пропорційний різниці температур між вимірювальним кінцем і еталонним кінцем. Вимірюючи величину термоелектричного потенціалу, можна побічно отримати температуру на кінці вимірювання. Термопари мають швидку реакцію і підходять для вимірювання високих температур і швидких змін температур.
2. Принцип роботи платинових термометрів опору
Платинові термометри опору працюють на основі того, що опір металу змінюється з температурою, тобто значення опору металу зростає зі збільшенням температури. Існує певна функціональна залежність між значенням опору платинового термометра опору та температурою. Вимірюючи значення опору платинового термометра опору, можна розрахувати температуру вимірюваного середовища. Платинові термометри опору гвинтового - типу використовують метод кріплення гвинтом, щоб забезпечити тісний контакт чутливого елемента з поверхнею вимірюваного об’єкта, покращуючи точність вимірювання та швидкість реакції.
III. Відмінності в сценаріях застосування
1. Сценарії застосування термопар
Термопари з’єднувальної коробки-з фіксованою різьбою підходять для вимірювання високих{1}}температур, наприклад температури печі та розплавленого металу. Їх швидка швидкість відгуку дозволяє їм швидко відображати зміни температури, що робить їх придатними для застосувань, які вимагають швидкого реагування. Крім того, термопари мають широкий діапазон вимірювань від -200 градусів до +1800 градусів.
2. Сценарії застосування гвинтових платинових термометрів опору-типу
Платинові термометри опору -гвинтового типу підходять для вимірювання температури поверхні, наприклад поверхні механічного обладнання та зовнішньої стінки труб. Їх метод кріплення гвинтами дозволяє їм перебувати в тісному контакті з вимірюваною поверхнею, підвищуючи точність вимірювань. Платинові термометри опору мають високу точність вимірювань і підходять для застосувань, що вимагають високої точності, особливо в діапазоні середніх і низьких температур (-від 200 градусів до +500 градусів). Крім того, гвинтові платинові термометри опору мають швидкий відгук, що робить їх придатними для вимірювання температури поверхні, що вимагає швидкого відгуку. IV. Зовнішній вигляд і відмінності проводки
1. Зовнішній вигляд і підключення термопар
Головка термопари зазвичай не має суттєвих змін у діаметрі, оскільки її гарячий спай безпосередньо контактує із середовищем, усуваючи потребу в додаткових -датчиках температури. Розподільна коробка зазвичай містить два або чотири дроти (для подвійних термопар). Компенсаційні дроти мають позитивну та негативну полярності, тому їх необхідно підключати правильно, щоб уникнути помилок вимірювань.
2. Зовнішній вигляд і підключення гвинтових платинових термометрів опору-типу
Головка гвинтового платинового термометра опору-типу має окремий гвинтовий-кріпильний пристрій, що є його унікальною конструкцією, яка використовується для забезпечення тісного контакту чутливого елемента з вимірюваною поверхнею. Розподільна коробка зазвичай містить три або чотири дроти (три- або чотири- дротяна система) для компенсації похибок опору дроту. Платинові термометри опору не вимагають розрізнення позитивних і негативних полюсів, оскільки їх принцип роботи заснований на зміні значення опору, а не на електрорушійній силі.
V. Підсумок
Термопари з фіксованою-з’єднувальною коробкою та гвинтові-платинові термометри опору мають значні відмінності в структурі, принципі роботи, сценаріях застосування, а також зовнішньому вигляді та підключенні. Термопари підходять для застосування при високих-температурах і швидкому-відповіді, тоді як платинові термометри опору гвинтового-типу підходять для вимірювань середньої-–-низької температури та високої-точності вимірювання температури поверхні. У практичних застосуваннях відповідний датчик слід вибирати відповідно до конкретних потреб. Розуміючи структурні характеристики та принципи роботи цих двох датчиків, можна краще зрозуміти їх сценарії застосування, таким чином забезпечуючи більш точні та надійні рішення для промислового вимірювання температури.
