Thermokoppels

5 minuten lezen
image 'MAG
Deel
Les Thermocouples

Het thermokoppel is een temperatuursensor die in veel toepassingen wordt gebruikt voor contacttemperatuurmeting. Het is een van de samenstellende elementen van de thermokoppel temperatuursonde, een meetapparaat waarvan de belangrijkste elementen de sensor en een gegevensleesapparaat zijn. Meestal met een vloeibaar-kristalscherm. Vaak aangeduid als een thermostaat, Het thermokoppel is een van de meest gebruikte sensoren. Naast de infraroodsensor en de thermistor, waarvan de weerstand afhankelijk is van de temperatuur. De voordelen van het thermokoppel zijn zijn robuustheid, zijn betaalbare prijs, zijn reactiesnelheid. Maar ook het vermogen om over een groot temperatuurbereik te meten.

Hoe werkt een thermokoppelsensor?

Hoe het thermokoppel werkt is gebaseerd op een fenomeen dat het Seebeck-thermo-elektrisch effect wordt genoemd. Dit fenomeen manifesteert zich door het verschijnen van een elektrische spanning in een open circuit. Het is vaak samengesteld uit twee geleidende materialen van verschillende aard tijdens een temperatuurvariatie. De omzetting van spanning in temperatuur gebeurt met behulp van de Seebeck-coëfficiënt, afhankelijk van het type thermokoppel. De te nemen voorzorgsmaatregelen voor een optimale werking van thermokoppels zijn de keuze van het geschikte type, afhankelijk van de toepassing en het type verbinding. Ook het rekening houden met elektromagnetische storingen is belangrijk.

Temperatuurmeting met behulp van het thermokoppel

De thermokoppelsensor bevat twee draden van verschillende geleidende metalen met elkaar verbonden door een knooppunt dat een hotspot wordt genoemd. Het koude punt, verbonden met het apparaat, is het andere uiteinde. Wanneer de hotspot wordt blootgesteld aan hitte of kou, de elektronendichtheid van elke metaaldraad wordt gewijzigd. De elektrische stroom die door de sensor gaat, ontstaat dankzij het temperatuurverschil dat bestaat tussen het warme punt en het koude punt. Voor temperatuur meten met een thermokoppel precies, je moet ofwel het koude punt op 0°C houden. Of stel een zogenaamde koude-junctie-compensatie in.

Het thermokoppel is er in verschillende soorten

Er zijn verschillende soorten thermokoppels die worden aangeboden verschillende temperatuurmeetbereiken en aangepast aan verschillende soorten toepassingen. De selectie van type thermokoppelsonde passend is, hangt af van de omgeving en het budget dat aan de aankoop wordt toegewezen. DE Er worden voornamelijk 8 soorten thermokoppelsensoren gebruikt vallen onder de Europese norm IEC 60584.1. Sommige soorten bevatten onedele metalen en zijn daarom goedkoop. Typen B, R en S zijn gemaakt van edelmetalen zoals platina, waardoor ze duurder zijn.

Wat beïnvloedt de responstijd van thermokoppels?

De responstijd van thermokoppels varieert afhankelijk van hun ontwerp en niet zozeer hun type. De kenmerken die de reactiesnelheid van deze sensoren beïnvloeden zijn talrijk. Er is de bescherming van de sonde, de verbindingsmethode of zelfs de verbindingskabel. Hoe directer het contact met de omgeving waarvan we de temperatuur willen meten, hoe sneller de respons van de meetsondes. Een thermokoppel zonder metalen behuizing of beschermhuls geeft dus een snelle reactie. Blanke draden kunnen onderhevig zijn aan corrosie, afhankelijk van hun materiaal en de omgeving, dus elk kenmerk moet zorgvuldig worden gekozen.

Conversietabellen

Een tafel of thermokoppel conversietabel is een hulpmiddel voor een elektromotorische kracht (emf) omzetten in een temperatuur in graden Celsius of Fahrenheit. Het maakt ook de kalibratie van de thermische sonde mogelijk door de verkregen spanning te vergelijken met de verwachte temperatuur. Lezen conversietabellen voor thermokoppels, moet u weten welk type thermokoppel wordt gebruikt, waarbij elk type zijn eigen Seebeck-coëfficiënt heeft. Om de tabel te kunnen lezen, vergelijken we het genoteerde potentiaalverschil met de temperatuur in graden Celsius of Fahrenheit.

Thermokoppel-curven

Een alternatief voor het weergeven van de spanning/temperatuurverhouding in tabelvorm is de grafiek. Op de abscis staat de temperatuur en op de ordinaat de spanning. Het verband tussen de twee is niet lineair, maar vormt een curve. Elk type thermokoppel heeft een duidelijke curve waardoor de variaties tussen de twee gegevens visueel kunnen worden gewaardeerd. Thermokoppel-curvenzijn, net als tabellen, gebaseerd op de spanning gemeten op de sensor wanneer het koude punt 0°C is. Het is daarom noodzakelijk deze las in een bad met geroerd ijswater te houden of compensatie uit te voeren. Bij deze techniek wordt de koude plek op kamertemperatuur gelaten. Vervolgens meten we deze temperatuur en zetten deze om in spanning om een ​​correctiecoëfficiënt aan de uiteindelijke berekening toe te voegen.

Meetbereiken

Als het thermokoppel het meest voorkomende type sensor in de industrie is, komt dat grotendeels omdat hiermee een breed scala aan temperaturen kan worden gemeten. Afhankelijk van het type kan hij temperaturen meten van -200°C tot 1800°C. Thermokoppels die zeer lage temperaturen kunnen meten zijn de typen K, J, T en N. Voor hoge temperaturen wordt gebruik gemaakt van de typen N, S, R en B. Om een ​​thermokoppel te kiezen dat geschikt is voor een specifieke toepassing, het te meten temperatuurbereik en het meetbereik van het thermokoppeltype moeten samenvallen.

Kalibratie van thermokoppels

Wat wij noemen thermokoppelkalibratie of kalibratie is een procedure bestaande uit controleer of de spanning aangegeven op de voltmeter van de thermische sonde overeenkomt met de juiste temperatuur in de conversietabel. Hiervoor moet het meetpunt zich op een met zekerheid bekende temperatuur bevinden. De uitgevoerde tests maken het mogelijk om de nauwkeurigheid van de sonde op verschillende punten van het meetbereik te verifiëren. Als de resultaten wijzen op een mismatch tussen de spanning en de overeenkomstige temperatuur in de conversietabel, moet bij gebruik van de sensor een correctiecoëfficiënt worden toegevoegd. Onjuiste waarden kunnen schade aan een element van de sonde betekenen, zoals de sensor zelf, de connector of de recorder.

Hoe voer ik tests uit op een thermokoppel?

Testen is een van de essentiële stappen van kalibratie. Het wordt aangeraden een thermokoppel testen wanneer de sonde een verandering van opdracht ervaart, regelmatig afhankelijk van de intensiteit van het gebruik of in het geval van een vermoedelijke fout. Hierna volgen de procedures die doorgaans worden toegepast om een ​​thermokoppel te testen ASTM-aanbevelingen (American Society for Testing and Materials) voor het kalibreren van thermokoppels. Er zijn twee opties mogelijk: kalibratie door vergelijking of vast punt. Ter vergelijking: we voeren zowel een temperatuurmeting uit met de te testen sonde als met een referentiesensor, waarvan we weten dat deze betrouwbaar is. Op vaste punten wordt de sensor blootgesteld aan de tripelpunttemperatuur van het water.  

Uitwisselen met één van onze adviseurs om de apparatuur te kiezen die het beste bij uw project past. Wij bieden een ruime keuze uit temperatuur sondes evenals een ontwerpservice op maat.

Ga verder met thermokoppels

Om verder te gaan op het gebied van thermokoppels, raden we ook deze artikelen aan:

Reactie plaatsen

Let op: opmerkingen moeten worden goedgekeurd voordat ze worden gepubliceerd.