Esta sección técnica proporciona a una selección abreviada y comprensiva de artículos y de vectores para sus requisitos del mesurement.
Seleccionando el sensor de temperatura derecho imagínese que usted es ingeniero de la instrumentación. Usted está mirando las impresiones para una planta nueva, y ve las muchas localizaciones marcadas hacia fuera para los transductores de la temperatura (TT). Pero qué se ha especificado para llenar cada espacio? RTD's para su altas exactitud y linearidades? O termocoples debido a su costo más bajo y familiaridad? Se ha especificado cualquier cosa llenar esos espacios? O esto se ha dejado a la ocasión a última hora? La selección tal como de qué tipo de transductor de la temperatura que se utilizará afecta muchos otros aspectos del diseño y de la instalación del equipo en la planta: Qué tipo de alambre necesita ser ejecutado? Qué tipo de instrumento estará en la sala de mando en el otro extremo de ese alambre? Se requiere habrá rectángulos de ensambladura locales con las tiras terminales o los transmisores, y si es así qué tipo de transmisores? Consideraciones aflautadas especiales necesitan ser hechas para proteger el sensor o para proporcionar al tiempo de reacción requerido?
Éstos son justos algunos de los detalles, y en incluso no hemos tocado la selección real y el diseño del sensor sí mismo. Hacemos que todos lean los artículos en este tema antes, pero tan de largo como hay preguntas hacia fuera allí, más información será proporcionada a la ayuda toma decisiones sabias e informadas con respecto a cada aplicación específica. Miremos el cuadro grande e intentemos enangostar abajo de las opciones de una manera lógica. Primero, miraremos la supervivencia del sensor. Entonces podemos discutir solamente las puntas más finas; por ejemplo satisfacer los requisitos especificados. La GAMA DE TEMPERATURAS la escala internacional de la temperatura (entre) define temperaturas 13,8003 ITS-90 K y 1234,93 K (961.78°C) por medio de los termómetros de la resistencia del platino (PRT's) calibrados en los conjuntos especificados de puntas fijas. Mientras que esto está muy bien en un laboratorio, usted no es probable encontrar un grado industrial RTD que cubra este rango entero adecuadamente.
Observe por favor que el estándar dice PRT's - plural; un PRT no cubrirá el rango entero adecuadamente en una situación del laboratorio cualquiera: se utilizan varios, ASTM definen el platino RTD para el uso concluído el rango -200°C a 650°C. Esto es una buena guía de consulta a seguir, aunque el IEC amplía el límite superior a 850°C. Industrial que el platino RTD's del grado puede ser manufacturado para el uso a 850°C, pero no es una tarea fácil que se puede tomar encendido por apenas cualquier persona. También, usted puede encontrar que las garantías estándares son inválidas para este tipo de servicio. Afortunadamente, concluído 90% de todas las medidas de la temperatura del contacto hechas en industria esté debajo de 650°C.
Los termocoples también tienen limitaciones de la temperatura basadas en se especifica qué tipo, y qué alambre de la galga se construye. Un 1/4 típico " OD, solo, termocople aislado mineral tiene alambre de 16 AWG dentro de él. ASTM E-608 recomienda los límites siguientes de la temperatura para tales termocoples del metal bajo; Ahora pulse T 370°C, tipo E 820°C, tipo K 1150°C del tipo J 720°C apenas porque ASTM dice que estos termocoples se pueden utilizar en estas temperaturas no significan que van al último por siempre. Cuanto más alta es la temperatura de aplicación, cuanto más pronto comienzan a mandilar, y más corta es la vida. ASTM no publica ninguna guías de consulta en la esperanza de la deriva o de vida, debido a las muchas variables implicadas que afectan funcionamiento del termocople. Sobre estas temperaturas, debemos intensificar a los termocoples del metal precioso: aleaciones de Platinum-Rhodium, o aleaciones del renio del tungsteno.
Éstos tienden para conseguir costosos, pero cuando usted tiene medir temperatura sobre alrededor 1000°C, realmente es la manera ir. La esperanza de vida es mucho más larga, y no deben como propensos mandilar. ASTM E-230 enumera los límites superiores sugeridos de la temperatura para los tipos R y los termocoples del rodio del platino de S como 1480°C (2700°F), y para el tipo B como 1700°C (3100°F). Estos valores están para protegido 24 construcciones del AWG. EXACTITUD después de la gama de temperaturas, que esencialmente nos ayuda a elegir si o no podemos incluso considerar un sensor determinado para nuestra aplicación, podemos evaluar la exactitud de varios tipos.
Un estándar, grado B RTD de ASTM proporcionará a exactitud verdadera (con respecto al R publicado contra los vectores de T) de +/-0.25°C en 0°C. Due a las variaciones en coeficiente de la temperatura, este mismo termómetro del grado B puede proporcionar solamente a lecturas de la temperatura dentro de 3.0°C en 650°C. More exacto, califica un RTD's está disponible que se realice dentro de 1.24°C en 650°C, en el coste adicional. Por la comparación, los termocoples más comunes del metal bajo, tipos J y K, proporcionarán a la exactitud 2.2°C o 0,75% (cualquiera es mayor) de cuando están provistos en exactitud estándar. Ése podía ser tanto como +/-4.875°C en 650°C, considerablemente más en gran parte que incluso el grado B RTD.
Esto es verdad a través del rango, hasta el límite superior de RTD's de 650°C, para el grado B RTD's contra los termocoples estándares de la tolerancia, tan bien como califica un RTD's contra los termocoples seleccionados a los límites de tolerancia especiales. Indicado simplemente; si la exactitud es importante para usted, y el resto de las condiciones lo permiten, seleccione un RTD concluído un termocople. La CAPACIDAD DE REPETICIÓN / la ESTABILIDAD esto no está como fáciles cuantificar para RTD's o los termocoples debido al enorme efecto que la aplicación tiene en los resultados. Por ejemplo; La parte 6, vector 1, nota 3 de ASTM E-230 indica: " precaución: Los utilizadores deben estar enterados que ciertas características de los materiales del termocople, incluyendo el emf contra lazo de la temperatura pueden cambiar con tiempo en uso; por lo tanto, los resultados de la prueba y el funcionamiento obtenido en la época de la fabricación pueden no aplicarse necesariamente a través de un período del uso extendido.
Las tolerancias dadas en este vector se aplican solamente al alambre nuevo según lo entregado al utilizador y no permiten cambios en características con uso que la magnitud de tales cambia dependerá de los factores tales como talla del alambre, temperatura, la época de la exposición, y el ambiente. " Para el platino RTD, ASTM-1137 la parte 9 requiere la estabilidad de la unidad permanecer dentro del grado específico de la exactitud (IE: Grado B) para una prueba de cuatro semanas. IEC-751 va un paso de progresión más lejos y requiere que la clase B RTD's debe soportar 250 horas en la temperatura máxima y 250 horas en la temperatura mínima con un cambio en la resistencia no más que 0.3°C. El mismo requisito se debe mantener para 10 ciclos de min/max.
Ése es un total de 5000 horas, o de más de 208 días en los extremos. No se espera que los termocoples típicamente se realicen dentro de los límites de stability/repeatability tan terminantes como éstos. La VIBRACIÓN esto es una área donde los termocoples pueden tener una ventaja leve. debido a la talla escarpada de los alambres usados en la construcción del termocople, tienden para estar parados hasta la alta vibración mejor que la mayoría del RTD'S. Remember que el 1/4 " termocople aislado mineral del OD mencionado previamente tenía 16 conductores del AWG dentro de él, y estos conductores se utilizan para formar la ensambladura del termocople. Por otra parte, un mav del elemento de Wire-Wound RTD tiene alambres del terminal de componente de AWG aproximadamente 26-30 que se asocien a un alambre de platino muy fino usado para enrollar el sensor sí mismo.
El alambre en estas bobinas es generalmente en el radio de acción de 15 a 35 micrones (que es cerca de 0,00059 - 0,00138 pulgadas) de diámetro, y es por lo tanto muy frágil. La alta vibración se ha sabido para causar problemas en algunos elementos de la resistencia de la alambre-herida que no están de construcción completamente utilizada.
Los incidentes pueden estar en la forma de circuitos abiertos, de señales ruidosas, o de registros elevados intermitentes. La alambre-herida completamente utilizada, tan bien como la película fina RTD's tiende al precio algo mejor que los tipos semi-utilizados. Pero tenga presente que los terminales de componente del elemento siguen siendo AWG solamente 26-30 y por lo tanto relativamente susceptibles a la rotura inducida por la alta vibración continuada. También, el cuidado especial se debe ejercer por el fabricante de RTD para empaquetar correctamente estos elementos para el ambiente rugoso que considerarán.
TIEMPO DE REACCIÓN
Ésta es otra área donde los termocoples sobresalen concluído RTD, y es algo fácil de la física entender porqué los sensores de temperatura del contacto no indican la temperatura del área alrededor de él, ellos indica su propia temperatura a lo largo de su propia área sensible. En el orden para que cualquier sensor de temperatura del contacto indique la temperatura que está en contacto con, el sensor debe primero venir al equilibrio termal con ese ambiente. Discutamos el aspecto teórico que los dos logran nunca realmente la misma temperatura, pero apenas el hecho que después de una cierta hora los dos son aproximadamente en el equilibrio termal.
El más básico de termocoples es simplemente una ensambladura de los dos alambres de metal disímiles. Ésta podría ser una ensambladura moldeada, o una ensambladura empalmar-soldada que resulta ser casi el mismo diámetro que el alambre sí mismo del termocople. Para indicar la temperatura circundante, la ensambladura debe estar en esa temperatura. Esa ensambladura pudo solamente ser 010 " en diámetro (para un termocople del alambre de 30 AWG), o más pequeño si se utilizan alambres más finos.
RTD's requieren una longitud del alambre de platino fino herido alrededor o dentro de un anterior, o de una capa de platino depositada sobre un substrato. En todos los casos, hay un área del platino (que es la porción sensible del RTD) en el contacto con este inerte, anterior de aislamiento, y ambos son físicamente más grandes que una ensambladura de autógena (generalmente discurso). El platino y el aislador tienen masa termal que deba venir al equilibrio con los alrededores antes de que el sensor pueda dar una lectura exacta. Puesto que hay generalmente una masa más termal implicada aquí que con la ensambladura del termocople, el termocople responderá más rápidamente cuando está puesto en un ambiente similar.
La declaración ya mencionada es verdad con solamente al alcanzar por los tiempos extremadamente rápidos de reacción de cada tipo y trabajando los elementos descubiertos de la resistencia y las ensambladuras expuestas del termocople. Si ambos sensores se encapsulan dentro de envolturas del metal, y la ensambladura del termocople se aísla de la envoltura (mientras que un circuito de RTD está siempre), después los tiempos de reacción serán absolutamente similares.
SENSIBILIDAD
Aquí los RTD's están muy simplemente; Superior. Tome si usted , un ohmio RTD del platino 100 con coeficiente de la temperatura del 00385. De 0°C a +100°C su resistencia cambia a partir del 100,00 a 138,50 ohmios, una diferencia de 38,5 ohmios. Si hubiéramos estado utilizando 1 mA que detectaba la corriente (que es absolutamente típica evitar efectos térmicos del uno mismo), la ley del ohmio (V=iR) nos dice que viéramos una diferencia de 38,5 milivoltios concluído este rango. Por la comparación, un termocople del tipo E, que proporciona a la sensibilidad más alta de todos los termocoples reconocidos, mostrará solamente un cambio de 6,317 milivoltios. Éste es solamente cerca de un sexto de la sensibilidad del RTD.
Si su ambiente pudo proporcionar a interferencia eléctrica, el termocople será por lo menos 6 veces más susceptible a él. Y éste es al usar un tipo E, otros tipos tiene sensibilidad tan bajo como microvoltios del 33 por el grado centígrado. Si usted desea incluso una sensibilidad más alta, usted puede optar por un ohmio RTD de la pinta 500 proporcionar a 5 veces la sensibilidad de la pinta 100, o una pinta 1000 ohmios de darle 385 ohmios concluído ese rango de 100 grados.
ESPERANZA DE VIDA / COSTE DE REEMPLAZO
Esto va otra vez de nuevo a lo que hemos dicho sobre parámetros de la aplicación en las áreas de la gama de temperaturas y de la estabilidad: todo depende de los detalles. Algunas generalizaciones se pueden hacer, sin embargo. Se valida extensamente que los termocoples están en un estado constante de la degradación y necesitan ser controlados y ser substituidos periódicamente, mientras que el platino RTD's puede durar indefinidamente, si el ambiente no las deteriora.
COSTE
Se cuesta tanto como odiamos admitirlo, el factor final en la mayoría de las decisiones. Por muchos años, los termocoples han sido la forma lo más extensamente posible usada de sensor de temperatura eléctrico principalmente porque son baratos. Mientras que esto sigue siendo verdad, debe ser precisado que el coste para un platino RTD ha venido abajo a un rango muy competitivo, debido al uso creciente de sensores thin-film. Los sensores thin-film de RTD no son ciertamente nueva tecnología más; fueron desarrollados en Alemania en los años 70 tempranos. Pero se están utilizando en números siempre de aumento; en aplicaciones a partir de la -50 a 600°C, para el uso en ambientes industriales, el sector de los productos alimenticios y de las bebidas, así como el equipo del laboratorio y algunas aplicaciones automotoras.
De si o no un RTD se puede utilizar realmente en lugar de un termocople dependerá el diseño específico y la aplicación según lo contorneado arriba. Pero si es factible, la diferencia del precio real del termocople a RTD puede ser menos de $10. si éste es parte de un ensamblaje grande, determinado uno que implica un thermowell y el transmisor, que ascenderá a una parte muy pequeña del costo unitario total. Debe ser precisado que se requiere habrá ahorros ocultados en la instalación del RTD puesto que el alambre estándar del instrumento puede ser utilizado, como ningún cable especialmente compensado.
EN LA ADICIÓN
No podemos hacer ninguna generalizaciones, cada aplicación debemos ser juzgados en sus el propios. Pero si usted tiene un nuevo requisito para un transductor de la temperatura, y usted no sea absolutamente seguro cómo llenar el espacio, ejecutarse abajo de los requisitos y aplicar los conceptos enumerados arriba. Un termocople proporcionará quizá a lo que usted necesita, o usted encontrará que un RTD está satisfecho mucho mejor para la situación y realmente no le costará quizá más en el funcionamiento largo.
Reimpreso de MEDIDAS Y del COMPARTIMIENTO del CONTROL: Sociedad americana de FEBRERO 1997© (ASTM) para el ® de prueba de la Comisión electrotécnica internacional del ® de los materiales (IEC) el autor; David J. rey ha estado con Thermometrics Corporation por más de 8 años. Antes de ensamblar Thermometrics, él era técnico técnico mayor con la temperatura de Degussa Corporation's que detectaba el departamento. Él sostiene un BSME de la universidad de Fairleigh Dickinson, y ha estudiado en el instituto de Stevens de la tecnología. Para más información, entre en contacto con por favor al rey de Dave en el mecanismo impulsor del pilar de I, Amboy del sur, NJ 08879-1926, o la llamada 732-721-6103.
