دليل اختيار مستشعر درجة الحرارة

يتطلب اختيار مستشعر درجة الحرارة قدرًا أكبر من الاهتمام من اختيار أنواع أخرى من أجهزة الاستشعار.بادئ ذي بدء ، يجب اختيار بنية المستشعر بحيث يمكن الوصول إلى درجة حرارة السائل المقاس أو السطح المراد قياسه خلال وقت القياس المحدد للعنصر الحساس.ناتج مستشعر درجة الحرارة هو فقط درجة حرارة العنصر الحساس.في الواقع ، غالبًا ما يكون من الصعب التأكد من أن درجة الحرارة التي يشير إليها المستشعر هي درجة حرارة الجسم الذي يتم قياسه.

في معظم الحالات ، يجب مراعاة الجوانب التالية عند اختيار مستشعرات درجة الحرارة:
(1) ما إذا كانت درجة حرارة الجسم المقاس بحاجة إلى التسجيل والإنذار والتحكم تلقائيًا ، وما إذا كان يلزم قياسها ونقلها عن بُعد.
(2) حجم ودقة متطلبات نطاق قياس درجة الحرارة.
(3) ما إذا كان حجم عنصر قياس درجة الحرارة مناسبًا.
(4) عندما تتغير درجة حرارة الجسم المقاس بمرور الوقت ، ما إذا كان التباطؤ في عنصر قياس درجة الحرارة يمكن أن يفي بمتطلبات قياس درجة الحرارة.
(5) ما إذا كانت الظروف البيئية للكائن المقاس تلحق الضرر بعنصر قياس درجة الحرارة.
(6) ما هو السعر وما إذا كان مناسبًا للاستخدام.

تُقاس درجة حرارة السائل في الحاوية عمومًا باستخدام مسبار مزدوج حراري أو مسبار مقاومة حرارية ، ولكن عندما يكون عمر الخدمة للنظام بأكمله أطول بكثير من عمر الخدمة المتوقع للمسبار ، أو من المتوقع إزالة المسبار بشكل متكرر. للمعايرة أو الإصلاح ، لا يمكن وضعها على الحاوية.عند الفتح ، يمكن تركيب جهاز حراري دائم على جدار الوعاء الدموي.سيؤدي استخدام الآلات الحرارية إلى إطالة ثابت الوقت للقياس بشكل كبير.عندما تتغير درجة الحرارة ببطء شديد ويكون خطأ التوصيل الحراري صغيرًا ، فلن يؤثر الثيرموول على دقة القياس ، ولكن إذا تغيرت درجة الحرارة بسرعة كبيرة ، لا يمكن للعنصر الحساس تتبع التغير السريع في درجة الحرارة ، وقد يزيد خطأ التوصيل الحراري مرة أخرى ، قياس الدقة سوف تتأثر.لذلك ، من الضروري الموازنة بين عاملي قابلية الصيانة ودقة القياس.

يجب أن تكون جميع مواد مسبار المقاومة الحرارية أو المزدوجة الحرارية متوافقة مع السائل الذي قد يتلامس معها.عند استخدام مجسات العناصر المكشوفة ، يجب أن تأخذ في الاعتبار قابلية المواد (العناصر الحساسة ، وصلات التوصيل ، الدعامات ، أغطية الحماية الجزئية ، إلخ) الملامسة للسائل المقاس.عند استخدام الآبار الحرارية ، ما عليك سوى النظر في مادة الغلاف..

عادة ما تكون الثرمستورات المقاومة محكمة الغلق عند غمرها في السوائل ومعظم الغازات ، وعلى الأقل يجب تغطيتها.لا يمكن غمر العناصر المقاومة العارية في السوائل الموصلة أو الملوثة.عندما تكون الاستجابة السريعة مطلوبة ، يمكن استخدامها لتجفيف الهواء وعدد محدود من الغازات وبعض السوائل.إذا تم استخدام عنصر المقاومة في سائل راكد أو بطيء التدفق ، فعادةً ما يحتاج إلى تغطيته بنوع من المساكن للحماية الميكانيكية.

عندما يتعذر فتح الأنبوب أو القناة أو الحاوية أو حظر الفتح ، بحيث لا يمكن استخدام المسبار أو المحول الحراري ، يمكن إجراء القياس عن طريق تثبيت أو تثبيت مستشعر درجة حرارة السطح على الجدار الخارجي.من أجل ضمان دقة قياس معقولة ، يجب عزل المستشعر حراريًا عن الغلاف الجوي المحيط ومن مصدر الإشعاع الحراري ، ويجب تصميم وتوصيل حرارة الجدار إلى العنصر الحساس على النحو الأمثل من خلال المستشعر.

يمكن أن تكون المادة الصلبة المقاسة معدنية أو غير معدنية ، وأي نوع من مستشعرات درجة حرارة السطح سيغير خصائص المواد للسطح أو تحت السطح للكائن المقاس إلى حد ما.لذلك ، يجب اختيار المستشعر وطريقة تركيبه بشكل صحيح لتقليل هذا التداخل.يجب أن يصنع المستشعر المثالي بالكامل من نفس المادة التي يتم قياسها ودمجها مع المادة ، بحيث لا تتغير السمات الهيكلية لنقطة القياس أو محيطها بأي شكل من الأشكال.هناك مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار المتاحة ، بما في ذلك نوع المقاومة (المقاومة الحرارية للأغشية الرقيقة ، مستشعر درجة الحرارة) ، والمزدوجات الحرارية ذات الأغشية الرقيقة والأسلاك الرقيقة.استخدم المستشعر الصغير المدمج أو الملحق الملولب لقياس درجة حرارة اليشم السطحي.يجب أن تكون الحافة الخارجية لجهاز نقل الملح المضمن أو الحشوة متوازنة مع السطح الخارجي للمادة المراد قياسها.يجب أن تكون مادة الإدخال هي نفس المادة المختبرة ، على الأقل متشابهة جدًا.عند استخدام مستشعر الغسالة ، يجب توخي الحذر للتأكد من أن درجة الحرارة التي وصلت إليها الغسالة قريبة قدر الإمكان من درجة الحرارة المراد قياسها.

يعتمد اختيار مستشعر درجة الحرارة بشكل أساسي على نطاق القياس.عندما يُتوقع أن يكون نطاق القياس ضمن النطاق الإجمالي ، يمكن استخدام مستشعرات المقاومة البلاتينية.يتطلب النطاق الضيق عادةً أن يتمتع المستشعر بمقاومة أساسية عالية إلى حد ما من أجل الحصول على تغيير مقاومة كبير بدرجة كافية.إن التغيير الكبير في المقاومة الذي يوفره مستشعر درجة الحرارة يجعل هذه المكونات الحساسة مناسبة جدًا لنطاقات القياس الضيقة.إذا كان نطاق القياس كبيرًا جدًا ، فستكون المزدوجات الحرارية أكثر ملاءمة.من الأفضل تضمين نقطة التجمد في هذا النطاق ، لأن جدول مؤشر المزدوج الحراري يعتمد على درجة الحرارة هذه.يمكن أيضًا استخدام خطية المستشعر ضمن النطاق المعروف كشرط إضافي لاختيار المستشعر.

عادة ما يتم التعبير عن وقت الاستجابة بثابت الوقت ، وهو أساس أساسي آخر لاختيار المستشعر.عند مراقبة درجة الحرارة في الخزان ، يكون ثابت الوقت أقل أهمية.ومع ذلك ، عندما يجب قياس درجة الحرارة في الأنبوب الاهتزازي أثناء الاستخدام ، يصبح ثابت الوقت هو العامل الحاسم في اختيار المستشعر.الثوابت الزمنية لأجهزة استشعار درجة حرارة الخرزة والمزدوجات الحرارية المكشوفة المدرعة صغيرة جدًا ، في حين أن مجسات الغمر ، خاصة المزدوجة الحرارية ذات الأكمام الواقية ، لها ثوابت زمنية كبيرة نسبيًا.

يعتبر قياس درجة الحرارة الديناميكية أكثر تعقيدًا.فقط من خلال الاختبار المتكرر ومحاكاة الظروف التي تحدث غالبًا في استخدام المستشعر بأكبر قدر ممكن ، يمكن الحصول على تقريب معقول للأداء الديناميكي للمستشعر.

مبدأ عمل مستشعر درجة حرارة معامل درجة الحرارة السلبية NTC

NTC هو اختصار لمعامل درجة الحرارة السلبية ، مما يعني معامل درجة الحرارة السالب.يشير بشكل عام إلى مواد أو مكونات أشباه الموصلات ذات معامل درجة حرارة سالب كبير.ما يسمى مستشعر درجة الحرارة NTC هو مستشعر درجة حرارة معامل درجة الحرارة السلبية.وهي مصنوعة من أكاسيد المعادن مثل المنغنيز والكوبالت والنيكل والنحاس كمواد رئيسية ومصنوعة بواسطة تكنولوجيا السيراميك.تتمتع مواد أكسيد المعادن هذه بخصائص أشباه الموصلات لأنها تشبه تمامًا مواد أشباه الموصلات مثل الجرمانيوم والسيليكون من حيث التوصيل.عندما تكون درجة الحرارة منخفضة ، يكون عدد الحاملات (الإلكترونات والثقوب) لمواد الأكسيد هذه صغيرًا ، وبالتالي تكون قيمة مقاومتها أعلى ؛مع ارتفاع درجة الحرارة ، يزداد عدد الموجات الحاملة ، وبالتالي تنخفض قيمة المقاومة.يتراوح نطاق مستشعر درجة الحرارة NTC من 100 إلى 1000000 أوم في درجة حرارة الغرفة ، مع معامل درجة حرارة من -2٪ إلى -6.5٪.يمكن استخدام مستشعر درجة الحرارة NTC على نطاق واسع في قياس درجة الحرارة ، وتعويض درجة الحرارة ، وقمع التيار المفاجئ ومناسبات أخرى.