Mitä tekijöitä tulee ottaa huomioon valittaessa lämpötilan mittausmenetelmää ja -laitteita?

Lämpötilaprosessin ohjauksen onnistunut ratkaisu missä tahansa kohteessa määräytyy usein oikean mittausmenetelmän ja mittauslaitteen valinnasta. Menetelmän ja mittauslaitteen valinta on melko vaikea tehtävä, sillä optimaalinen ratkaisu on etsittävä lukuisia, usein ristiriitaisia ​​tekijöitä huomioiden.

Usein on tapauksia, joissa tätä ongelmaa ei voida ratkaista onnistuneesti, ja halutut lämpötila-arvot on löydettävä epäsuorasti käyttämällä kohteen muiden fyysisten parametrien mittaustuloksia, jotka luonnollisesti liittyvät lämpötilaan. Tärkeimmät mittausmenetelmän valintaan vaikuttavat tekijät kuvataan lyhyesti alla.

Mitattu lämpötila-alue

Tämä tekijä on kriittinen. Vaikka korkean lämpötila-alueen mittauksiin tunnetaan monia menetelmiä, mitatun lämpötilan mittaamisen myötä tällaisten menetelmien määrä tulee yhä rajoitetummaksi.

Katso:Lämpötilan mittausmenetelmät ja -välineet

Tutkimusprosessin dynamiikka

Muuttuvia ja erityisesti lyhytkestoisia lämpöprosesseja tutkittaessa lämpöilmaisimien lämpöinertia on usein merkittävä rajoitus kontaktimenetelmien soveltuvuudelle lämpötilojen mittaamiseen. Tässä yhteydessä ilmenevät vaikeudet voidaan monissa tapauksissa voittaa ottamalla käyttöön sopivilla menetelmillä laskettuja korjauksia tai käyttämällä erityisiä korjauslaitteita.

Jos kuitenkin tutkittavan kohteen lämpötilan muutokseen liittyy muutos lämmönsiirtoolosuhteissa, lämpöilmaisimen lämpöinertia ei johda ainoastaan ​​laitteen lukemien viivästymiseen, vaan myös tallennetun lämpötilanmuutoskäyrän muodon vääristymiseen.

Kosketuksettomiin lämpötilamittausmenetelmiin perustuvissa laitteissa voidaan käyttää erittäin lyhyen aikavakion vastaanottimia, mikä laajentaa merkittävästi mittausalueen dynaamista aluetta. Tässä tapauksessa käytetyn valvontalaitteen dynaamisista ominaisuuksista tulee rajoittava tekijä.

Mittausten tarkkuus

Vaatimukset lämpötilamittauksen tarkkuudelle valituilla menetelmillä vastaavat tämän teknologisen prosessin määrittämää tämän parametrin sallittua mittausvirhettä.

Lämpötilamittausten erityispiirteet huomioon ottaen on syytä muistaa, että valitulla sarjalla (lämpöanturi ja mittauslaite) instrumentaalimittauksen sallittu virhe ei saa olla yhtä suuri kuin lämpötilamittauksen sallittu virhe, mutta joissain tapauksissa se on hyvin vähemmän.

Mittaussarjan tarvittava tarkkuusmarginaali tulee varata lämpöilmaisimen ominaisuuksien odotetulle epävakaudelle, jota usein kohdataan korkeita lämpötiloja mitatessa, sekä menetelmän satunnaiskomponentin ja satunnaisuuden odotettavissa oleville arvoille. dynaamisten virheiden komponentti tietyissä mittausolosuhteissa.

Käytettävän mittaus- tai tallennuslaitteen vaadittua tarkkuusluokkaa määritettäessä tulee ottaa huomioon, että tarkkuusluokka kuvaa laitteen sallittua perusvirhettä, joka ilmaistaan ​​prosentteina laitteen koko mitta-alueesta. sallittu virhe on sama missä tahansa asteikon kohdassa.

Siksi laitteessa voi olla tällainen perusvirhearvo missä tahansa mittakaavansa kohdassa. Siksi tämän virheen suhteellinen arvo suhteessa itse mitattuun arvoon on sitä suurempi, mitä lähempänä mitatun arvon arvo on asteikon alkua.

Selitetään tämä esimerkillä. Luokan 0,5 mittalaitteessa, jonka asteikolla on 500 - 1500 ° C, sallitun virheen absoluuttinen arvo on 5 astetta kussakin asteikon pisteessä. Tämän laitteen perusvirhearvo voi saavuttaa hyväksyttävän arvon.

Sen suhteellinen arvo voi tässä tapauksessa vaihdella asteikon lopussa olevasta 5/1500 (0,3 %) asteikon alussa olevaan 5/500 (1 %). Siksi on suositeltavaa valita mittalaite, jonka asteikon vaihteluväli on sellainen, että mitatun arvon odotusarvot mahtuvat asteikon viimeiseen kolmannekseen.

Jos suhteellisten virheiden laskenta suoritetaan suhteessa lämpötilaan, on suositeltavaa, että se ei suoriteta lämpötilan absoluuttisen arvon suhteen, vaan vain tarkasteltavan prosessin kattavan lämpötilavälin suhteen..

Itse asiassa, riippuen asteikosta (Kelvin- tai Celsius-asteina), jossa tietty lämpötila-arvo ilmaistaan, mittauksen suhteellisella virheellä on eri arvo, jota ei voida pitää hyväksyttävänä.

Laitteen herkkyyden mittaus

Mittauslaitetta valittaessa on kiinnitettävä huomiota siihen, että sen herkkyys vastaa vaadittua mittaustarkkuutta ja tarjoaa tarvittavan aikaresoluution muuttuvan prosessin tutkimuksen tuloksista.

Väärä näkemys siitä, että herkimmällä mittauslaitteella voi saada korkeimman mittaustarkkuuden, jota ei usein edes vaadita tämän prosessin tutkimiseen. Liian korkean herkkyyden omaavan laitteen käyttö voi luoda väärän kuvan tutkitun prosessin dynamiikasta.

Tällainen laite voi olla oikukas näissä käyttöolosuhteissa, ja sen lukemiin vaikuttavat useat sivutekijät (huoneessa puhaltava tuuli, tärinä), mikä lisää lukemien vaihtelua, joka ei ole ominaista tälle ilmiölle.

Toisaalta erittäin alhaisen herkkyyden omaavan laitteen käyttö ei salli tämän prosessin pienten, mutta tyypillisten vaihteluiden havaitsemista, minkä seurauksena voi syntyä väärä käsitys tämän prosessin korkean lämpötilan stabiilisuudesta.

Kemialliset vuorovaikutukset

Päätettäessä mahdollisuudesta käyttää tätä laitetta nestemäisen tai kaasumaisen väliaineen korkeiden lämpötilojen mittaamiseen, toisaalta väliaineen ja siihen syötetyn lämpöilmaisimen materiaalien vuorovaikutusaste on usein ratkaiseva. toisella puolella itse lämpöilmaisimen yksittäisten osien vuorovaikutus.

Tähän ilmiöryhmään kuuluu myös katalyyttinen vaikutus, joka esiintyy platinaryhmän metallien pinnalla polttokaasuseoksissa. Kemiallisesti inertteinä aineina palavien kaasujen seosten suhteen platina ja palladium kiihdyttävät seoksen komponenttien reaktiota voimakkaalla lämmön vapautumisella katalyytin pinnalla, lämmittäen sitä.

Siksi lämpöilmaisimien lukemat, joissa platina- tai palladiumosat ovat suorassa kosketuksessa palavien seosten kanssa, eivät kuvaa lämpöilmaisimen ja ympäristön välille muodostunutta tasapainolämpötilaa, vaan katalyyttisen kuumennuksen aiheuttamaa huomattavasti korkeampaa lämpötilaa.

Katso myös:Erilaisten lämpötila-anturien edut ja haitat