คู่มือการเลือกเซ็นเซอร์อุณหภูมิ

การเลือกเซ็นเซอร์อุณหภูมิต้องพิจารณามากกว่าการเลือกเซ็นเซอร์ประเภทอื่นก่อนอื่นต้องเลือกโครงสร้างของเซ็นเซอร์เพื่อให้สามารถไปถึงอุณหภูมิของของเหลวที่วัดได้หรือพื้นผิวที่จะวัดได้ภายในเวลาที่กำหนดขององค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนเอาต์พุตของเซ็นเซอร์อุณหภูมิเป็นเพียงอุณหภูมิขององค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนเท่านั้นในความเป็นจริง มักจะเป็นเรื่องยากที่จะตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุณหภูมิที่ระบุโดยเซ็นเซอร์นั้นเป็นอุณหภูมิของวัตถุที่กำลังวัด

ในกรณีส่วนใหญ่ จำเป็นต้องพิจารณาประเด็นต่อไปนี้ในการเลือกเซ็นเซอร์อุณหภูมิ:
(1) จำเป็นต้องบันทึกอุณหภูมิของวัตถุที่วัดได้ แจ้งเตือนและควบคุมโดยอัตโนมัติหรือไม่ และจำเป็นต้องวัดและส่งสัญญาณจากระยะไกลหรือไม่
(2) ข้อกำหนดด้านขนาดและความแม่นยำของช่วงการวัดอุณหภูมิ
(3) ขนาดขององค์ประกอบการวัดอุณหภูมิเหมาะสมหรือไม่
(4) เมื่ออุณหภูมิของวัตถุที่วัดได้เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา ไม่ว่าฮิสเทรีซิสขององค์ประกอบการวัดอุณหภูมิจะเป็นไปตามข้อกำหนดการวัดอุณหภูมิหรือไม่
(5) สภาพแวดล้อมของวัตถุที่วัดได้ทำให้องค์ประกอบการวัดอุณหภูมิเสียหายหรือไม่
(6) ราคาเท่าไรและสะดวกต่อการใช้งานหรือไม่

โดยทั่วไป อุณหภูมิของของเหลวในภาชนะจะวัดด้วยเทอร์โมคัปเปิลหรือโพรบต้านทานความร้อน แต่เมื่ออายุการใช้งานของทั้งระบบนานกว่าอายุการใช้งานที่คาดไว้ของโพรบ หรือคาดว่าโพรบจะต้องถูกถอดออกค่อนข้างบ่อย สำหรับการสอบเทียบหรือซ่อมแซมไม่สามารถวางบนภาชนะได้เมื่อเปิดออก สามารถติดตั้งเทอร์โมเวลแบบถาวรได้บนผนังของภาชนะการใช้เทอร์โมเวลจะช่วยยืดเวลาของการวัดได้อย่างมีนัยสำคัญเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงช้ามากและข้อผิดพลาดในการนำความร้อนมีขนาดเล็ก เทอร์โมเวลจะไม่ส่งผลต่อความแม่นยำของการวัด แต่ถ้าอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงเร็วมาก องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนจะไม่สามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว และข้อผิดพลาดการนำความร้อนอาจเพิ่มขึ้น อีกครั้งวัด ความถูกต้องจะได้รับผลกระทบดังนั้นจึงจำเป็นต้องชั่งน้ำหนักปัจจัยสองประการของความสามารถในการบำรุงรักษาและความแม่นยำในการวัด

วัสดุทั้งหมดของเทอร์โมคัปเปิลหรือโพรบวัดความต้านทานความร้อนควรเข้ากันได้กับของไหลที่อาจสัมผัสกับพวกมันเมื่อใช้หัววัดแบบสัมผัส คุณต้องพิจารณาถึงความสามารถในการปรับตัวของวัสดุ (องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อน, สายเชื่อมต่อ, ตัวรองรับ, ฝาครอบป้องกันบางส่วน ฯลฯ) ที่สัมผัสกับของเหลวที่วัดได้เมื่อใช้เทอร์โมเวลล์ คุณจะต้องพิจารณาเฉพาะวัสดุของปลอกหุ้มเท่านั้น.

เทอร์มิสเตอร์เทอร์มิสเตอร์มักจะถูกปิดผนึกอย่างผนึกแน่นเมื่อแช่ในของเหลวและก๊าซส่วนใหญ่ และอย่างน้อยก็ต้องเคลือบองค์ประกอบต้านทานแบบเปลือยไม่สามารถแช่ในของเหลวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าหรือของเหลวที่ปนเปื้อนได้เมื่อต้องการตอบสนองอย่างรวดเร็ว สามารถใช้สำหรับการทำให้แห้ง อากาศและก๊าซและของเหลวบางชนิดในจำนวนที่จำกัดหากมีการใช้องค์ประกอบความต้านทานในของเหลวที่นิ่งหรือไหลช้า โดยปกติแล้วจะต้องหุ้มด้วยตัวเรือนบางประเภทเพื่อการป้องกันทางกล

เมื่อท่อ ท่อร้อยสาย หรือภาชนะไม่สามารถเปิดออกได้ หรือห้ามไม่ให้เปิดจนไม่สามารถใช้หัววัดหรือเทอร์โมเวลได้ การวัดสามารถทำได้โดยการยึดหรือยึดเซ็นเซอร์อุณหภูมิพื้นผิวที่ผนังด้านนอกเพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำในการวัดที่สมเหตุสมผล เซ็นเซอร์จะต้องแยกความร้อนจากบรรยากาศโดยรอบและจากแหล่งกำเนิดรังสีความร้อน และการนำความร้อนของผนังไปยังองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนต้องได้รับการออกแบบและติดตั้งอย่างเหมาะสมผ่านเซ็นเซอร์

วัสดุที่เป็นของแข็งที่วัดได้อาจเป็นโลหะหรือไม่ใช่โลหะ และเซ็นเซอร์อุณหภูมิพื้นผิวประเภทใดก็ตามจะเปลี่ยนคุณสมบัติของวัสดุของพื้นผิวหรือใต้พื้นผิวของวัตถุที่วัดได้ในระดับหนึ่งดังนั้นจึงต้องเลือกเซ็นเซอร์และวิธีการติดตั้งอย่างเหมาะสมเพื่อลดการรบกวนนี้ให้เหลือน้อยที่สุดเซ็นเซอร์ในอุดมคติควรทำจากวัสดุชนิดเดียวกับของแข็งที่วัดและรวมเข้ากับวัสดุ เพื่อให้ลักษณะโครงสร้างของจุดวัดหรือสภาพแวดล้อมไม่เปลี่ยนแปลงไปในทางใดทางหนึ่งเซ็นเซอร์ดังกล่าวมีให้เลือกมากมาย รวมถึงประเภทความต้านทาน (ความต้านทานความร้อนแบบฟิล์มบาง เซ็นเซอร์อุณหภูมิ) และเทอร์โมคัปเปิลแบบฟิล์มบางและแบบลวดบางใช้เซ็นเซอร์ขนาดเล็กฝังตัวหรือเม็ดมีดแบบเกลียวเพื่อวัดอุณหภูมิของหยกพื้นผิวขอบด้านนอกของอุปกรณ์ถ่ายเทเกลือที่ฝังหรือเม็ดมีดควรชิดกับพื้นผิวด้านนอกของวัสดุที่จะวัดวัสดุของเม็ดมีดควรเหมือนกับวัสดุที่ทดสอบ อย่างน้อยก็ใกล้เคียงกันมากเมื่อใช้เซ็นเซอร์เครื่องซักผ้า ต้องใช้ความระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิที่เครื่องซักผ้าเข้าถึงได้นั้นใกล้เคียงกับอุณหภูมิที่จะวัดมากที่สุด

การเลือกเซ็นเซอร์อุณหภูมิจะขึ้นอยู่กับช่วงการวัดเป็นหลักเมื่อคาดว่าช่วงการวัดจะอยู่ภายในช่วงทั้งหมด สามารถใช้เซ็นเซอร์ความต้านทานแพลตตินัมได้ช่วงที่แคบกว่ามักจะต้องการให้เซ็นเซอร์มีความต้านทานพื้นฐานที่ค่อนข้างสูง เพื่อให้ได้การเปลี่ยนแปลงความต้านทานที่มากพอการเปลี่ยนแปลงความต้านทานที่เพียงพอโดยเซ็นเซอร์อุณหภูมิทำให้ส่วนประกอบที่ละเอียดอ่อนเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับช่วงการวัดที่แคบหากช่วงการวัดค่อนข้างใหญ่ เทอร์โมคัปเปิลจะเหมาะสมกว่าเป็นการดีที่สุดที่จะรวมจุดเยือกแข็งในช่วงนี้ เนื่องจากตารางดัชนีเทอร์โมคัปเปิลอิงตามอุณหภูมินี้ความเป็นเส้นตรงของเซ็นเซอร์ภายในช่วงที่ทราบยังสามารถใช้เป็นเงื่อนไขเพิ่มเติมในการเลือกเซ็นเซอร์ได้อีกด้วย

เวลาตอบสนองมักจะแสดงด้วยค่าคงที่เวลา ซึ่งเป็นพื้นฐานพื้นฐานอีกประการหนึ่งในการเลือกเซ็นเซอร์เมื่อตรวจสอบอุณหภูมิในถัง ค่าคงที่ของเวลาจะมีความสำคัญน้อยกว่าอย่างไรก็ตาม เมื่อต้องวัดอุณหภูมิในหลอดสั่นระหว่างการใช้งาน ค่าคงที่ของเวลาจะกลายเป็นปัจจัยชี้ขาดในการเลือกเซ็นเซอร์ค่าคงที่เวลาของเซ็นเซอร์อุณหภูมิลูกปัดและเทอร์โมคัปเปิลแบบหุ้มเกราะนั้นค่อนข้างเล็ก ในขณะที่โพรบจุ่ม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเทอร์โมคัปเปิลที่มีปลอกป้องกัน มีค่าคงที่เวลาค่อนข้างมาก

การวัดอุณหภูมิไดนามิกนั้นซับซ้อนกว่าโดยการทดสอบซ้ำๆ และจำลองสภาวะที่มักเกิดขึ้นกับการใช้เซ็นเซอร์ให้ใกล้เคียงที่สุดเท่านั้น จึงสามารถประมาณประสิทธิภาพไดนามิกของเซ็นเซอร์ได้อย่างสมเหตุสมผล

หลักการทำงานของเซ็นเซอร์อุณหภูมิค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบ NTC

NTC เป็นตัวย่อของค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบซึ่งหมายถึงค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบโดยทั่วไปหมายถึงวัสดุหรือส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์ที่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิติดลบมากเซ็นเซอร์อุณหภูมิ NTC ที่เรียกว่าเป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบทำจากโลหะออกไซด์ เช่น แมงกานีส โคบอลต์ นิกเกิล และทองแดง เป็นวัสดุหลักและผลิตโดยเทคโนโลยีเซรามิกวัสดุโลหะออกไซด์เหล่านี้มีคุณสมบัติของเซมิคอนดักเตอร์เนื่องจากมีความคล้ายคลึงกับวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เช่นเจอร์เมเนียมและซิลิกอนอย่างสมบูรณ์ในแง่ของการนำเมื่ออุณหภูมิต่ำ จำนวนพาหะ (อิเล็กตรอนและรู) ของวัสดุออกไซด์เหล่านี้จะมีน้อย ดังนั้นค่าความต้านทานของวัสดุจะสูงขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น จำนวนพาหะจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นค่าความต้านทานจะลดลงเซ็นเซอร์อุณหภูมิ NTC มีช่วง 100 ถึง 1,000,000 โอห์มที่อุณหภูมิห้อง โดยมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ -2% ถึง -6.5%เซ็นเซอร์อุณหภูมิ NTC สามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดอุณหภูมิ การชดเชยอุณหภูมิ การปราบปรามกระแสไฟกระชาก และโอกาสอื่นๆ