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深入带您了解关于11个温度传感器选择的摘要提示

来源:发表时间:2019-06-11


      过程检测:最常见的过程传感器测量是温度和电阻温度检测器(RTD),热电偶是最广泛使用的工业温度测量传感器。请参阅11个温度传感器选择的摘要提示。


      除了各种RTD和热电偶传感器外,还提供不同的传感器结构类型:标准实心护套元件(顶部和中部)或带有较短传感器封壳的灵活调整长度传感器(下图),旨在加快响应时间,更好的振动弹性,例如Moore Industries的蠕虫。]


礼貌:摩尔工业
      温度测量是所有过程测量的最大部分,其准确性和可靠性通常会对设施的有效运行和安全产生重大影响。选择最合适的传感器类型可以提高温度测量的准确性,可重复性和稳定性,并可以降低运营和维护成本。
      电阻温度检测器(RTD)和热电偶可处理工业设施内90%或更多的温度监测,这意味着每个探测器的具体细节可帮助您做出有关为各种应用选择最佳传感器的明智决策。
RTD一目了然
      温度范围:建议RTD用于-200至850°C(-328至1,562°F)的测量。购买新传感器时,请告知供应商传感器的工作范围,以鼓励在该工作范围内使用最佳材料和制造技术。
      操作: RTD的工作原理是其金属元素的电阻随温度升高而增加。
      结构:常见的电阻材料有铂(Pt),镍(Ni)和铜(Cu)。由于铂更稳定,更线性,涵盖更宽的温度范围,因此它已成为当今的行业标准。虽然镍和铜可能存在于现有的建筑物中,但大多数新装置将始终使用铂金。
      高纯度铂通常用于制造线绕设计的RTD传感元件(铂丝缠绕在基板线轴上)或薄膜设计(纯铂沉积在陶瓷基板上)。现代RTD可以在更高的温度下使用,因为目前使用的基板材料在高温下是稳定的。
      建议:使用-40至850°C(-40至1562°F)的薄膜传感器和线绕传感器,当温度降至接近-200°C(-328°F)时。
      带有2,3或4根电线的RTD:RTD可以采用2线,3线和4线结构。
      建议:尽可能使用RTD代替热电偶(T / C),以获得出色的精度,可重复性和稳定性。
      只有当元件与周围的保护套绝缘/隔离时,RTD才能正常工作。典型的绝缘材料是氧化镁(MgO)或氧化铝(Al 2 O 3)。如果由于潮湿和污染导致绝缘层损坏,则必须更换RTD。由于RTD必须绝缘,使用非隔离的测量电路可以节省成本。
      在紧耦合温度变送器不与RTD一起使用的情况下,RTD通过铜线连接到测量电路。
准备选择RTD时要记住的事项包括:
      传感器名称表示其在0°C(32°F)时的电阻。示例:100ΩPtRTD在0°C时测量为100Ω; 500ΩPtRTD在0°C时测量500Ω等。
      现代测量电路使用恒定电流源来产生激励电流。
      高阻抗电压测量值可归因于RTD性能。(高阻抗意味着没有电流流过电压表及其引线。)
      使用欧姆定律计算电阻:V = IR或R = V / I.
RTD传感器精度
表1:RTD精度值


      在可能的情况下,最好在T / C上使用RTD。最好的RTD是根据IEC 60751标准制造的,该标准要求精度值如下表1所示。
高      级/特级RTD传感器:当RTD由制造商老化时,一旦进入现场,它可以最大限度地减少漂移。RTD在0°和600°C温度循环1000小时,并将保持5年以上的更高精度。通常,只有A类传感器是热老化的。
      优质T / C线有助于热电偶测量; 升级到A类RTD传感器也有助于将不确定性降低一半。
热电偶一目了然
      热电偶(T / C)技术基于塞贝克效应,其中当两个结点处于与另一个结点不同的温度时,两端熔合在一起的两种不同金属将产生电流。
      温度范围:有各种不同金属的组合用于构建T / C. 成品称为T / C型。对于每种类型,都存在mV与温度表,并包含在本参考手册中(所有mV与温度表均使用T / C冷端在0°C(32°F)下创建)。
操作: AT / C传感器有两个接点。测量结(有时称为热结)是两种金属连接的地方。参考结(也称为冷结)是连接到测量电路的开路端。
      当热结和冷结之间存在温差时,产生与温度差成比例的mV信号。mV值随着温度的升高而增加。mV和温度之间的关系是非线性的。
      在现实世界的T / C测量中,测量电路可能是0°C(32°F)的任何温度。测量电路必须测量冷端的温度,并将温度恢复到0°C(32°F)。这种电气补偿称为冷端补偿(或参考结补偿)。大多数T / C测量电路执行此操作。
      结构: T / C接头可以通过热接点接地到外部护套或不接地(与护套绝缘)来构建。接地的T / C响应更快,但T / C接触过程电压。因此,重要的是隔离测量电路以阻止接地回路的形成并导致测量误差。
在温度组件内,T / C通常嵌入氧化镁(MgO)和金属护套中。然后将其插入热电偶套管或保护管中。这有助于保护传感器免受环境污染。当MgO被水分和盐污染时,即使未接地的T / C也会最终接地。
      建议:使用隔离的测量电路测量T / C.
      热电偶传感器精度:最好使用符合ASTM E230标准的热电偶传感器,该传感器控制E,J,K和T型热电偶的精度。
      热电偶参考表在ASTM E230 / E230M-12标准规范和标准热电偶的温度 - 电动势(emf)表中提供。
高级/特级热电偶线
      热电偶可以用优质或特殊等级的导线构造,将不确定性降低一半。优质/特殊名称基本上表明该线材具有更高纯度的合金混合物。
表2:优质或特殊等级的电线减少了热电偶的不确定性


      建议:如果应用需要T / C而不是RTD,请使用优质等级T / C; 成本差异可以忽略不计,优质线材提供更高的稳定性。
      电线污染是热电偶的一贯问题。精度图表值假设电线未被过程或环境中的化学品污染。当污染发生时,误差通常会增加到需要更换传感器的程度。
传感器微调可实现高精度
      在考虑传感元件后,考虑应用。如果它要求尽可能最好的精度,则需要带有浴槽校准的温度测量系统。A类RTD传感器在浴槽中进行校准,以将其校准到变送器或远程输入/输出(I / O)测量设备。此过程消除了每个传感器中存在的最终“竣工”偏移误差。传感器应包括美国国家标准与技术研究院(NIST)的可溯源校准报告,该报告表明传感器和温度变送器的组合不确定度通常优于±0.01°F。
11个温度传感器选择的摘要提示。
为了优化测量性能并最大限度地减少长期维护费用,请使用以下11个温度传感器选择的摘要提示。
      1、在-40°C至850°C(-40°和1,562°F)的范围内测量时使用RTD
      2、对于低至-200°C(-328°F)的温度,请使用绕线RTD
      3、最佳做法是使用4线和A类RTD
      4、确保传感器经过温度循环和“老化”以确保长期稳定性
      5、当应用低于0°和高于600°C的RTD时,您需要了解工艺条件以优化构建:温度范围,循环,压力,流量,介质,振动和周围环境条件(化学品/大气)
      6、如果需要最高精度,请使用传感器微调
      7、如果使用长线路的3线RTD,并且无法将其转换为4线RTD,请将3线RTD替换为1000Ω白金RTD
      8、如果监测温度高于850°C(1562°F),请使用热电偶
      9、如果使用热电偶,请使用优质热电偶和延长线
      10、如果使用长热电偶延长线,请确保它具有噪声保护
      11、用远程I / O更换污染的TC延长线。
      有关温度传感器和测量精度的更多详细信息,请参阅免费的澳门银河注册温度参考指南。

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