Die Messung der Temperatur ist in der industriellen Anwendung sehr wichtig, daher ist eine kontinuierliche Messung der Temperatur sehr wichtig.
Die Temperatur kann mit verschiedenen Arten von Sensoren gemessen werden, die alle auf demselben Grundprinzip beruhen: Sie geben die Temperatur am Ausgang entsprechend den Änderungen ihrer physikalischen Eigenschaften am Eingang an.
Je nach Art der Anwendung kann die Temperaturmessung in folgende Bereiche unterteilt werden:
Kontakt Methode
Diese Methode wird verwendet, wenn der Körper (dessen Temperatur gemessen werden soll) und der Sensor (der die Temperatur misst) miteinander in Kontakt bleiben können. Mit anderen Worten kann man sagen, dass die Kontaktmethode verwendet wird, wenn der Körper und der Sensor während der Temperaturmessung miteinander in Kontakt bleiben können.
Bei der Kontaktmethode werden drei Arten von Thermometern verwendet (Temp. Inst.)
- Ausdehnungsthermometer
- Gefüllte SystemThermometer
- Elektrische Temperaturmessgeräte
Ausdehnungsthermometer:
In Ausdehnungsthermometern werden Bimetallgeräte verwendet. In Bimetallgeräten gibt es zwei verschiedene Materialien, deren Wärmeausdehnungsrate ebenfalls unterschiedlich ist. In Bimetallgeräten gibt es daher Streifen aus zwei Metallen, die miteinander verbunden sind. Bei Erwärmung dehnt sich eine Seite stärker aus als die andere, und die sich daraus ergebende Ausdehnung wird durch eine mechanische Verbindung mit einem Zeiger in eine Temperaturanzeige umgesetzt.
Der Vorteil dieser Art von Instrumenten ist, dass sie tragbar sind und keine Stromversorgung benötigen.
Die Nachteile dieser Art von Instrumenten sind, dass sie nicht so genau sind wie andere Geräte und dass sie sich nicht ohne weiteres zur Temperaturaufzeichnung eignen.
Gefüllte Systemthermometer:
Gefüllte Systemthermometer bedeuten einfach, dass sie mit einem der Ersatzstoffe gefüllt sind. Im Allgemeinen gibt es zwei Arten von Thermometern: Quecksilberthermometer und organisch-flüssige Thermometer. Da Quecksilber als umweltgefährdend gilt, gibt es Vorschriften für den Versand dieser Art von Geräten, die es enthalten. Heutzutage gibt es gefüllte Systemthermometer, die Gas anstelle von Flüssigkeiten verwenden.
Die Vorteile dieser Geräte liegen darin, dass sie keinen Strom benötigen, keine Explosionsgefahr darstellen und auch nach wiederholtem Laden stabil bleiben. Der Nachteil dieser Geräte besteht darin, dass sie keine Daten erzeugen, die sich leicht aufzeichnen oder übertragen lassen, und dass sie keine Punktmessungen durchführen.
Elektrische Temperaturmessgeräte:
Wie der Name schon sagt
Diese Arten von Instrumenten messen die Temperatur in Form von elektrischen Größen wie Spannung, Widerstand usw. Daher können wir sagen, dass diese Arten von Instrumenten keine direkt anzeigenden Thermometer wie Quecksilber in Glasgeräten sind.
Bei den meisten Industrie- und Laborprozessen ist der Messpunkt in der Regel weit vom Anzeige- oder Kontrollinstrument entfernt. Dies kann aus Gründen der Notwendigkeit (z.B. ungünstige Umgebungsbedingungen) oder der Bequemlichkeit (z.B. zentrale Datenerfassung) der Fall sein; daher werden Geräte benötigt, die die Temperatur in eine andere Signalform, in der Regel elektrische Größen, umwandeln. Die gebräuchlichsten Geräte, die in diesen Arten von Temperaturmessgeräten verwendet werden, sind (a) Thermoelemente, (b) Widerstandsthermometer und (c) Thermistoren. Die Gemeinsamkeit besteht darin, dass sie alle in irgendeiner Form mit dem Körper (dessen Temperatur gemessen werden soll) in Berührung kommen müssen, wobei die Art des Kontakts je nach Konstruktion des Sensors und der Anwendung, in der er eingesetzt wird, entweder durch Eintauchen oder durch Oberflächenkontakt erfolgen kann.
THERMOKUPLEN:
Thermoelemente Ein Thermoelement besteht im Wesentlichen aus einem Thermoelement (einer Verbindungsstelle zweier unterschiedlicher Metalle) und einer passenden zweiadrigen Zuleitung. Es funktioniert, indem es an der Verbindungsstelle im Prozess eine kleine Spannung erzeugt, die mit der Temperatur ansteigt. Dies geschieht relativ stabil und reproduzierbar.
Widerstandsthermometer :
Das Widerstandsthermometer verwendet einen Präzisionswiderstand, dessen Widerstandswert (Ohm) mit der Temperatur zunimmt. FTE hat einen positiven Temperaturkoeffizienten. Solche Variationen sind sehr stabil und präzise wiederholbar.
Thermistoren :
Ein Thermistor ist ein Halbleiter, der als Temperatursensor verwendet wird. Er wird aus einer Mischung von Metalloxiden hergestellt, die zu einer Perle, einem Wafer oder einer anderen Form gepresst wird. Die Perle wird unter Druck bei hohen Temperaturen erhitzt und anschließend mit Epoxidharz oder Glas umhüllt. Perlen können sehr klein sein, in manchen Fällen weniger als 1 mm.
Das Ergebnis ist ein Temperaturmessgerät, das eine sehr ausgeprägte nicht lineare Beziehung zwischen Widerstand und Temperatur aufweist. Der Widerstand des Thermistors nimmt mit steigender Temperatur ab; dies wird als negativer Temperaturkoeffizient des Thermistors bezeichnet.
Thermistoren weisen bei einer kleinen Temperaturänderung eine sehr große Widerstandsänderung auf. Diese kann zwischen 3 und 5% pro °C liegen. Das macht sie sehr empfindlich für kleine Temperaturänderungen. Sie können Temperaturänderungen von nur 0,1 °C oder weniger erkennen. Ein Thermistorelement ist im Vergleich zu RTDs wesentlich kleiner. Die Empfindlichkeit von Thermistoren gegenüber Temperaturänderungen und ihre geringe Größe machen sie ideal für den Einsatz in medizinischen Geräten.
Nachteil von Thermistoren:
Da es sich um Halbleiter handelt, sind Thermistoren anfälliger für eine permanente Dekalibrierung bei hohen Temperaturen als RTDs oder Thermoelemente. Die Verwendung von Thermistoren ist im Allgemeinen auf einige hundert Grad Celsius beschränkt, und die Hersteller warnen davor, dass der Thermistor bei längerer Exposition auch weit unterhalb der maximalen Betriebsgrenzen aus seiner spezifizierten Toleranz herausdriftet.
Thermistoren können sehr klein gebaut werden, was bedeutet, dass sie schnell auf Temperaturänderungen reagieren. Das bedeutet aber auch, dass sie aufgrund ihrer geringen thermischen Masse besonders anfällig für Selbsterhitzungsfehler sind. Thermistoren sind wesentlich empfindlicher als Widerstandsthermometer oder Thermoelemente und müssen sorgfältig montiert werden, um Quetschungen oder eine Trennung der Verbindung zu vermeiden.
Berührungslose Methode
Diese Methode wird verwendet, wenn der Körper (dessen Temperatur gemessen werden soll) und der Sensor (der die Temperatur misst) nicht miteinander in Kontakt bleiben dürfen. Mit anderen Worten: Wenn der Körper und der Sensor während der Temperaturmessung nicht miteinander in Kontakt bleiben dürfen, wird die berührungslose Methode verwendet.
Die gebräuchlichsten Thermometer (Temperaturmessgeräte), die nach der berührungslosen Methode arbeiten, sind:
Infrarotsensoren, Pyrometer und Wärmebildkameras
Infrarotsensoren & PYROMETER :
Infrarotsensoren & Pyrometer, Infrarotsensoren und Pyrometer sind heutzutage die am häufigsten verwendeten berührungslosen Temperaturmessgeräte in industriellen Anwendungen, da sie einfach zu bedienen sind, sofern das Funktionsprinzip bekannt ist. Sie messen die Temperatur eines Objekts, ohne es zu berühren. Doch wie ist das möglich? Die Antwort liegt darin, dass jedes Objekt mit einer Temperatur über dem absoluten Nullpunkt (-273,15 K) Strahlung abgibt. Diese Strahlung ist Wärmestrahlung, deren Wellenlänge bzw. Frequenz von der Temperatur abhängt. Diese Eigenschaft der Strahlung wird genutzt, um die Temperatur berührungslos zu messen.
Der Begriff Infrarotstrahlung ist auch deshalb gebräuchlich, weil die Wellenlänge der meisten dieser Strahlung im elektromagnetischen Spektrum oberhalb des sichtbaren roten Lichts liegt, also im Infrarotbereich.
Ähnlich wie beim Rundfunk, bei dem die von einem Sender abgestrahlte Energie von einem Empfänger über eine Antenne aufgefangen und dann in Schallwellen umgewandelt wird, wird die von einem Objekt abgestrahlte Wärmestrahlung von Erfassungsgeräten empfangen und in elektrische Signale umgewandelt, und auf diese Weise wird die Temperatur eines Objekts mit berührungslosen Temperaturmessgeräten gemessen
