Jakie czynniki należy wziąć pod uwagę przy wyborze metody i przyrządów do pomiaru temperatury

O pomyślnym rozwiązaniu kontroli procesu temperaturowego na dowolnym obiekcie często decyduje właściwy dobór metody pomiarowej i urządzenia pomiarowego. Zadanie wyboru metody i urządzenia pomiarowego jest dość trudne, ponieważ należy szukać optymalnego rozwiązania, biorąc pod uwagę wiele, często sprzecznych ze sobą czynników.

Często zdarza się, że problemu tego nie da się skutecznie rozwiązać, a pożądane wartości temperatury trzeba znaleźć pośrednio, korzystając z wyników pomiarów innych parametrów fizycznych obiektu, które w naturalny sposób są związane z temperaturą. Poniżej pokrótce opisano główne czynniki, które decydują o wyborze metody pomiarowej.

Mierzony zakres temperatur

Ten czynnik jest krytyczny. Chociaż znanych jest wiele metod pomiarów w podwyższonym zakresie temperatur, to wraz z pomiarem mierzonej temperatury liczba takich metod staje się coraz bardziej ograniczona.

Patrzeć:Metody i przyrządy do pomiaru temperatury

Dynamika procesu badawczego

Podczas badania zmiennych, a zwłaszcza krótkotrwałych procesów termicznych, bezwładność termiczna detektorów termicznych jest często istotnym ograniczeniem możliwości zastosowania kontaktowych metod pomiaru temperatury. Powstające w związku z tym trudności można w wielu przypadkach przezwyciężyć, wprowadzając poprawki obliczone odpowiednimi metodami lub stosując specjalne urządzenia korekcyjne.

Jeżeli jednak zmianie temperatury badanego obiektu towarzyszyć będzie zmiana warunków wymiany ciepła, to obecność bezwładności cieplnej detektora termicznego doprowadzi nie tylko do opóźnienia wskazań urządzenia, ale również do zniekształcenia kształtu zarejestrowanej krzywej zmiany temperatury.

W urządzeniach opartych na wykorzystaniu bezkontaktowych metod pomiaru temperatury można zastosować odbiorniki o bardzo krótkiej stałej czasowej, co znacznie rozszerza dynamiczny zakres pomiarów. W tym przypadku charakterystyka dynamiczna zastosowanego sprzętu rejestrującego staje się czynnikiem ograniczającym.

Dokładność pomiarów

Wymagania dotyczące dokładności pomiaru temperatury wybranymi metodami odpowiadają dopuszczalnemu błędowi pomiaru tego parametru ustalonemu przez ten proces technologiczny.

Biorąc pod uwagę specyfikę pomiarów temperatury, należy pamiętać, że dopuszczalny błąd pomiaru instrumentalnego z wybranym zestawem (czujka termiczna z urządzeniem pomiarowym) nie powinien być równy dopuszczalnemu błędowi pomiaru temperatury, ale w niektórych przypadkach jest bardzo mało.

Niezbędny margines dokładności zestawu pomiarowego powinien być zarezerwowany dla oczekiwanej niestabilności charakterystyki detektora termicznego, często spotykanej przy pomiarach wysokich temperatur, jak również dla oczekiwanych wartości składowej losowej metodologii oraz losowej składowa błędów dynamicznych dla danych warunków pomiaru.

Przy określaniu wymaganej klasy dokładności zastosowanego urządzenia pomiarowego lub rejestrującego należy wziąć pod uwagę, że klasa dokładności charakteryzuje dopuszczalny błąd podstawowy urządzenia, wyrażony w procentach całego zakresu elementarnego urządzenia. dopuszczalny błąd będzie taki sam w każdym punkcie skali.

Dlatego urządzenie może mieć taką wartość błędu podstawowego w dowolnym punkcie swojej skali. Dlatego względna wartość tego błędu w odniesieniu do samej wartości mierzonej będzie tym większa, im bliżej początku skali znajduje się wartość mierzona.

Wyjaśnijmy to na przykładzie. W urządzeniu pomiarowym klasy 0,5 ze skalą 500 — 1500 ° C wartość bezwzględna dopuszczalnego błędu wynosi 5 stopni w każdym punkcie skali. Podstawowa wartość błędu dla tego urządzenia może osiągnąć akceptowalną wartość.

Jego względna wartość może w tym przypadku wahać się od 5/1500 (0,3%) na końcu skali do 5/500 (1%) na początku skali. Dlatego wskazane jest wybranie przyrządu pomiarowego o takim zakresie zmian skali, aby oczekiwane wartości mierzonej wartości mieściły się w ostatniej jednej trzeciej skali.

Jeżeli obliczenia błędów względnych przeprowadzane są w odniesieniu do temperatury, to zaleca się, aby były one przeprowadzane nie w odniesieniu do bezwzględnej wartości temperatury, ale tylko do przedziału temperatur obejmującego rozpatrywany proces..

W rzeczywistości, w zależności od skali (stopnie Kelvina lub Celsjusza), w jakiej wyrażona jest dana wartość temperatury, błąd względny pomiaru będzie miał inną wartość, której nie można uznać za akceptowalną.

Pomiar czułości instrumentu

Przy wyborze urządzenia pomiarowego należy zwrócić uwagę na to, aby jego czułość odpowiadała wymaganej dokładności pomiaru i zapewniała niezbędną rozdzielczość czasową wyników badania procesu zmiennego.

Błędna jest opinia, że ​​najbardziej czułe urządzenie pomiarowe może zapewnić najwyższą dokładność pomiaru, która często nie jest nawet wymagana do badania tego procesu. Użycie urządzenia o zbyt dużej czułości może stwarzać fałszywe wrażenie dynamiki badanego procesu.

Takie urządzenie może być kapryśne w tych warunkach pracy, a na jego odczyty będzie miał wpływ szereg czynników ubocznych (wiatr w pomieszczeniu, wibracje), powodując zwiększone zróżnicowanie odczytów, które nie jest charakterystyczne dla tego zjawiska.

Z drugiej strony zastosowanie urządzenia o bardzo małej czułości nie pozwoli na obserwację niewielkich, ale charakterystycznych fluktuacji tego procesu, w wyniku czego może powstać mylne wrażenie wysokiej stabilności temperaturowej tego procesu.

Interakcje chemiczne

Decydując się na możliwość wykorzystania tego urządzenia do pomiaru wysokich temperatur ośrodka ciekłego lub gazowego często decyduje stopień interakcji z jednej strony ośrodka i materiałów wprowadzonego do niego detektora termicznego, a z drugiej strony z drugiej strony współdziałanie poszczególnych części samego detektora termicznego.

Do tej grupy zjawisk zalicza się również efekt katalityczny, który występuje na powierzchni metali z grupy platynowców w mieszankach paliw gazowych. Jako substancje chemicznie obojętne w stosunku do mieszanin gazów palnych, platyna i pallad przyspieszają reakcję składników mieszaniny z intensywnym wydzielaniem ciepła na powierzchni katalizatora, ogrzewając go.

Dlatego odczyty detektorów termicznych z częściami platynowymi lub palladowymi mającymi bezpośredni kontakt z mieszaninami palnymi nie charakteryzują temperatury równowagi ustalonej między detektorem termicznym a otoczeniem, ale znacznie wyższą temperaturą spowodowaną ogrzewaniem katalitycznym.

Zobacz też:Zalety i wady różnych czujników temperatury