您好,澳门新葡亰手机版自动化仪表三厂网站欢迎您!

官方微信|加入收藏|联系大家|

企业微信

澳门新葡亰手机版自动化仪表三厂

全国咨询服务热线:

021-5672511502156413113

澳门新葡亰手机版

联系大家

如何选择和使用合适的温度传感器常识汇总细节分析

来源:发表时间:2019-05-17


先容
      澳门新葡亰手机版自动化仪表三厂参与温度传感器的设计,制造和应用已有六十年了,澳门新葡亰手机版自动化仪表三厂已经做了很多关于温度传感器的培训研讨会。在先容了如何选择和使用RTD(电阻温度检测器)和热电偶的长篇说明之后,人们通常会问“好,所以如何确定在我的应用中使用哪个传感器?”。本文旨在回答这个问题。
      在简要回顾了RTD和热电偶如何构建并用于测量温度之后,大家将讨论这些传感器之间的区别。大家将讨论温度范围,公差,准确度,可互换性以及每种类型的相对优缺点等主题。在回顾这些主题后,您将更好地了解何时应使用每种类型的传感器以及原因。
回顾RTD和热电偶基础常识
RTD的:
      RTD包含一个传感元件,它是一个随温度变化的电阻。这种阻力的变化是很好理解的并且是可重复的。RTD中的传感元件通常包含一个导线线圈或一个导电薄膜网格,导线薄膜中插有导体图案(见图1)。延长线连接到传感元件,因此可以从一定距离测量其电阻。然后将传感元件进行封装,使其可以放置在工艺中的位置,在该位置它将达到工艺中存在的相同温度(参见图2)。


热电偶:
      另一方面,热电偶包含两个由不同材料制成的电导体,这些电导体在一端连接。将暴露于过程温度的导体末端称为测量结。热电偶导体结束的点(通常是导体连接到测量设备的位置)称为参考接点(参见图3)。
      当热电偶的测量和参考结处于不同温度时,在导体内形成毫伏电位。了解所使用的热电偶的类型,热电偶内的毫伏电位的大小以及参考结的温度允许用户确定测量结处的温度。
      在热电偶导体中产生的毫伏电位根据使用的材料而不同。有些材料比其他材料制造出更好的热电偶,因为这些材料产生的毫伏电势更具可重复性和良好的建立性。这些热电偶已经给出了特定的类型名称,例如E型,J型,K型,N型,T型,B型,R型和S型。下面将说明这些热电偶类型之间的差异。
RTD和热电偶的温度限制:
      RTD和热电偶中使用的材料具有温度限制,这在使用中是一个重要的考虑因素。
RTD的
      如前所述,RTD由传感元件,将传感元件连接到测量仪器的导线和用于将传感元件定位在过程中的某种支撑组成。这些材料中的每一种都限制了RTD可以暴露的温度。


      RTD中的传感元件通常包含铂丝或薄膜,陶瓷外壳和陶瓷水泥或玻璃,以密封传感元件并支撑元件线。通常,铂传感元件能够暴露在高达约1200°F的温度下。也可以使用其他材料,例如镍,铜和镍/铁合金,然而,它们的有用温度范围比铂低得多。所有这些材料的使用温度如表1所示。
      将传感元件连接到读出或控制仪器的导线通常由诸如镍,镍合金,铜色,镀银铜或镀镍铜的材料制成。使用的导线绝缘也直接影响RTD可能暴露的温度。表2包含常用的电线和绝缘材料及其最高使用温度。


      将传感元件放入工艺中也需要使用材料。最常见的布置是将电阻器和连接的电线放入封闭的金属管中,用振动阻尼和/或传热材料(如陶瓷粉末)填充管子,并用环氧树脂密封管子的开口端或陶瓷水泥。RTD中最常用的金属管由不锈钢(用于约900°F)或Inconel(用于约1200°F)制成。所使用的减振/传热材料在温度范围内变化很大。制造商选择这些材料,以根据使用中预期的最高温度提供最佳性能。环氧密封化合物通常不会在高于400到500°F的温度下使用。陶瓷水泥可以暴露在2000°F或更高的温度下,
      铂RTD中具有最低温度能力的材料通常是用于将传感元件连接到仪器的导线和绝缘体。制造商通常提供两种结构,低温和高温。在低温结构中,Teflon绝缘镍或镀银铜线与环氧树脂密封一起使用。这种结构通常限制在400至500°F。
      高温结构通常使用玻璃纤维绝缘的镀镍铜线和陶瓷水泥,其最高温度为900°F至1200°F。一些制造商还提供一系列RTD,使用陶瓷绝缘镍或镍合金线,最高可达1200°F。
热电偶:
      热电偶材料有E,J,K,N,T,R,S和B型。这些热电偶类型可分为两类:基础金属和贵金属热电偶。
      E,J,K,N和T型热电偶被称为基础金属热电偶,因为它们由普通材料制成,如铜,镍,铝,铁,铬和硅。每种热电偶类型都有优选的使用条件,例如使用裸J型热电偶(铁/康铜)通常限制在1000°F的最高温度,不推荐用于氧化或含硫气氛,因为铁的劣化导体。由于铜导体的劣化,在700°F以上不使用裸露的T型热电偶(铜/康铜)。这些热电偶类型的温度范围包含在表3中,其他应用信息包含在表4中。
      R,S和B型热电偶被称为贵金属热电偶,因为它们由铂和铑制成。这些热电偶用于超出基础金属热电偶功能的应用中。R型和S型热电偶额定使用温度在1000°F至2700°F之间,B型额定使用温度为1000°F至3100°F。当预计在2500°F以上的温度下长期暴露时,谨慎的做法是指定B型热电偶以延长热电偶的使用寿命。R&S型热电偶如果长时间接近其使用上限,可能会出现明显的晶粒生长。
      由于热电偶没有传感元件,因此它们没有RTD所具有的许多温度限制材料。热电偶通常使用裸导体构造,然后在压实的陶瓷粉末或形成的陶瓷绝缘体中绝缘。这种结构允许热电偶在比RTD更高的温度下使用。
公差,准确性和互换性:
容      差和准确度是温度测量中最容易被误解的术语。术语容差是指特定要求,通常为正或负一些量。另一方面,精度是指在指定范围内的无限公差。
      例如,RTD包含传感元件,该传感元件被制造成在特定温度下具有特定的电阻。此要求的最常见示例是所谓的DIN标准。为了满足DIN标准的要求,RTD必须在32°F(0°C)时具有100欧姆 - 0.12%(或0.12欧姆)的电阻才能被视为B级传感器(A级传感器为100欧姆) - 0.06%)。 - 0.12欧姆的容差仅适用于32°F时的电阻,不能应用于任何其他温度。许多供应商将提供互换性表


表4:热电偶应用信息


RTD为用户提供特定温度下的公差表(见表5):


      另一方面,热电偶的指定与RTD不同,因为它们的制造方式不同。与RTD中的传感元件不同,热电偶中产生的毫伏电位是导体的材料成分和冶金结构的函数。因此,热电偶不会在特定温度下分配值,但会给出覆盖整个温度范围的误差限制。
      分配给热电偶的这些限制被称为标准或特殊误差限制。表3包含每种标准热电偶类型的误差规范的标准和特殊限制。必须注意的是,表3中列出的误差值的限制是针对使用前的新热电偶。一旦热电偶暴露于工艺条件,热电偶导体的变化可能导致错误增加。建议用户定期进行测试,以确定高可靠性或精密应用中使用的热电偶的状况。
优势劣势
      每种类型的温度传感器都有其特殊的优点和缺点。
RTD优势:
      RTD通常用于重复性和准确性是重要考虑因素的应用中。正确构造的Platinum RTD具有非常可重复的电阻与温度特性随时间的变化。如果一个过程将在特定温度下运行,RTD在该温度下的电阻率可以在实验室中确定,并且它不会随时间显着变化。RTD还允许更容易互换,因为它们的原始变化远低于热电偶的变化。例如,在400°F下使用的K型热电偶的标准误差极限为-4°F。100欧姆DIN,B级铂RTD在相同温度下具有-2.2°F的可互换性。
RTD弱点:
      在相同的配置中,RTD的支付费用比基本金属热电偶多4到10倍。RTD比热电偶更昂贵,因为制造RTD需要更多的结构,包括传感元件的制造,延长线的连接和传感器的组装。由于传感元件的构造,RTD在高振动和机械冲击环境中的效果不如热电偶。RTD的温度也限制在大约1200°F,热电偶可以在高达3100°F的温度下使用
热电偶强度:
      热电偶可以在高达3100°F的温度下使用,通常比RTD低,并且它们可以做得更小(直径大约为0.020“),以便更快地响应温度。热电偶比RTD更耐用,因此可用于高振动和冲击应用。
热电偶弱点:
      当暴露于中等或高温条件下时,热电偶不如RTD稳定。在关键应用中,应在受控条件下移除和测试热电偶,以验证性能。必须使用热电偶延长线将热电偶传感器连接到热电偶仪器或控制设备。使用仪表线(镀铜)会在环境温度变化时导致错误。
摘要:
      热电偶和RTD都是确定过程温度的有用工具。RTD在温度范围内提供比热电偶更高的精度,因为铂是比大多数热电偶材料更稳定的材料。RTD还使用标准仪表线连接到测量或控制设备。
      热电偶通常比RTD便宜,它们在高振动或机械冲击应用中更耐用,并且可用于更高的温度。热电偶的尺寸可以比大多数RTD小,因此它们可以根据特定应用进行成型。

本文由澳门新葡亰手机版自动化仪表四厂、 澳门新葡亰手机版自动化仪表三厂、 澳门新葡亰手机版自动化仪表有限企业、编辑,转载请注明版权 相关产品推荐:磁浮子液位计 磁翻板液位计、 电磁流量计、 雷达液位计、 孔板流量计、 热电偶、 流量计、 压力变送器、 涡街流量计、
[!--temp.pl--]
XML 地图 | Sitemap 地图