Temperatura

Despre termometre

Controlul precis al procesului este unul dintre cei mai importanți factori în menținerea unei calități ridicate în producție, la fel cum precizia și acuratețea sunt cheia cercetării. Temperatura este o analiză crucială atât în ​​producție, cât și în cercetare.

Termometrele din sticlă și metal folosesc dilatarea termică pentru a măsura temperatura. Măsurarea temperaturii cu ajutorul termometrelor de sticlă cu lichid se bazează pe variația volumului unui lichid (mercur, toluen, alcool etilic, eter de petrol, pentan) închis într-un tub capilar de sticlă. Dezavantajul acestora constă în faptul că au inerție termică mare nefiind adecvate măsurarii temperaturii în regim variabil, iar acuratețea și domeniul lor sunt foarte limitate. Construcția sticlei este fragilă și poate fi periculoasă pentru sănătatea unei persoane, precum și pentru mediu. Din aceste motive, a devenit necesară o modalitate alternativă de măsurare a temperaturii. Termometrele electronice Hanna sunt proiectate pentru a rezista la stres mecanic și medii extreme, menținând în același timp o precizie ridicată.

Termometrele electronice au oferit versatilitatea, viteza și precizia solicitate de operatori în toate domeniile de măsurare a temperaturii. Viteza este importantă atunci când reacțiile monitorizate se schimbă rapid. Senzorii mici și compacți sunt de preferat pentru zone bine stabilite, cum ar fi electronica și alte aplicații miniaturale. Termometrele electronice permit utilizatorilor să monitorizeze temperaturile maxime, minime și chiar medii.

Pentru a răspunde solicitărilor utilizatorilor noștri pentru anumite aplicații a fost nevoie de echipe de cercetare dedicate, controlul precis al proceselor, facilități de producție integrate și un efort general al echipei. Portofoliul extins de termometre profesionale Hanna constituie adevărata implicare pe care Hanna și-a dedicat-o în proiectarea și producția termometrului.

Obținerea preciziei termometrului

Chiar dacă este facilă obținerea unei rezoluții de 0,1 °C cu termometrele digitale, nu există nicio relație între rezoluția și precizia măsurătorilor. Mai jos este o listă a principalelor cauze care pot avea un impact asupra preciziei măsurătorilor de temperatură:

  • Instrument: Instrumentul poate avea un domeniu extins și se pot obține 19000 de puncte de măsurare. În aceste 19000 de puncte, instrumentul poate funcționa diferit din cauza liniarității interne.
  • Componente electronice: Componentele electronice interne au un drift care depinde de temperatura ambientală. Din acest motiv, precizia instrumentului este stabilită la o temperatură specifică de 20 sau 25 °C, iar driftul trebuie specificat pentru fiecare grad de variație în raport cu temperatura de referință.
  • LCD: Ecranele cu cristale lichide au o limitare de funcționare care este cauzată de temperatură. Intervalul lor normal este între 0 și 50 °C, dar există componente capabile să funcționeze între -20 și 70 °C.
  • Baterii: sursa de alimentare a bateriei instrumentului are, de asemenea, limitări de utilizare.
  • Senzor de temperatură: Senzorul de temperatură are o precizie separată, care trebuie adăugată la eroarea instrumentului.

Cu toate efectele care influențează precizia, verificarea calibrării este esențială. Termometrele Hanna cu CAL Check™ pot ​​verifica rapid și ușor o calibrare precisă.

Importanța preciziei

Până acum câțiva ani, precizia nu era un aspect foarte important, iar toleranța de câteva grade nu puneau în pericol un proces. Din momentul în care programele de analiză a pericolelor și puncte critice de control (HACCP), precizia măsurătorilor în industria alimentară a devenit un o necesitate. Din cauza factorilor de risc pentru sănătate, o eroare de câteva zecimi de grad poate decide dacă alimentele mai pot fi păstrate sau trebuie aruncate. În 1990, Hanna a început să producă termometre pentru programele HACCP ale clienților noștri, pentru a se conforma noilor reglementări guvernamentale. La scurt timp, Hanna a devenit lider de piață în Europa ca urmare a soluțiilor tehnologice oferite utilizatorilor noștri.

Funcția de calibrare Hanna CAL Check™

Funcția de verificare a calibrării (CAL Check) este o funcție internă de diagnosticare care verifică orice deviație electronică ce poate apărea în timp la toate termometrele digitale. La pornirea termometrului, funcția CAL Check verifică dacă calibrarea internă se situează între +/- 0,3 °C. Dacă deviația este mai mare, mesajul de eroare (err) va fi afișat. Cu această funcție CAL Check puteți avea încredere că aparatul funcționează corect.

Sistemul CAL Check acționează prin înlocuirea senzorului cu un rezistor intern care corespunde temperaturii de 0 °C; simulează astfel răspunsul pe care sonda de temperatură l-ar avea la 0 °C.

Termometrele Hanna pot fi împărțite în patru tehnologii principale: termistor, termocuplu, Pt100 și infraroșu.

 

Termometre cu termistor

Termistorul este un dispozitiv semiconductor a cărui rezistivitate (r) variază în funcție de temperatură (T):

  • R = Ro [1 + a (T-To)] where,
  • R = rezistența temperaturii la T
  • T = temperatura la sfârșitul măsurării
  • Ro = rezistența temperaturii la To
  • To = temperatura la începutul măsurării

Functionarea acestor termometre se bazeaza pe variatia rezistentei electrice a metalelor cu temperatura. Materialele din care se confectioneaza termistorii trebuie să nu își schimbe proprietățile fizice și chimice, coeficientul de variație a rezistenței electrice cu temperatura să fie mare, variația rezistenței electrice cu temperatura să fie cât mai liniară iar proprietatile materialului să poată fi ușor reproduse.

Senzorii termistorului sunt potriviți pentru domenii de temperaturi de la -50 la 150°C (-58 la 302°C). Temperaturile mai ridicate pot deteriora senzorul semiconductor. Sunt posibile măsurători precise de temperatură (zecimi de grad) datorită sensibilității ridicate a senzorului.

Termometre portabile cu termistor

Mai jos sunt termometrele portabile cu termistor, inclusiv cele realizate pentru industria alimentară. De asemenea, sunt incluse versiunile cu funcție de calibrare care permite utilizatorului să calibreze aparatul și sonda într-o baie de gheață la 0°C.

 

 

Testere

Sunt disponibile o varietate de testere pe bază de termistor. Acestea includ versiuni cu sondă pliabilă, mâner rezistent pentru introducerea în semisolide și alte modele care se pot monta pe frigider.

 

 

Monitoare

Este disponibil un termometru care poate fi montat pe perete, care permite efectuarea măsurătorilor continue.

 

 

Termometre cu înregistrare

Sunt disponibile termometre cu funcție de înregistrare a datelor cu domenii multiple de temperatură. Acestea versiuni includ modele cu sonde termistor integrate și externe.

 

 

Termometre cu termocuplu

Termocuplul constă din joncțiunea a două fire din metale diferite. La o temperatură dată, rezultă o diferență de potențial la extremele opuse ale celor două fire (efect Seebeck), cu variațiile respective legate liniar în intervale mici. Prin urmare, este posibil să se determine temperatura, având în vedere diferența de potențial și caracteristicile celor două metale. Vârful de măsurare al sondei cu termocuplu se numește joncțiune fierbinte, în timp ce conexiunea termocuplului la aparat este joncțiunea rece. Este introdusă o eroare deoarece joncțiunea rece este expusă la temperatura ambientală. Această eroare poate fi eliminată prin punerea fizică a joncțiunii reci într-o baie de gheață și forțarea unei temperaturi de referință de 0 °C sau prin compensarea electronică a efectului temperaturii joncțiunii reci. Există diferite tipuri de senzori cu termocuplu, identificate printr-un cod ANSI folosind o literă a alfabetului. Tipul K este cel mai des utilizat termocuplu.

 

 

Termometre cu termocuplu cu funcția de calibrare

Deși sunt destul de rapide, termometrele cu termocuplu citesc cu un timp de răspuns mult mai lent decât alte tipuri de senzori și tehnologii. Din păcate, măsurarea cu termocuplu EMF (forța electromotivă) își pierde precizia datorită sistemului de măsurare în sine, bazat pe EMF generat de diferența de temperatură dintre joncțiunile reci și fierbinți. Același EMF poate fi generat în condiții diferite, de exemplu:

Joncțiune fierbinte la 100 °C; joncțiune rece la 20 °C; diferență: 80 °C sau joncțiune fierbinte la 90 °C; joncțiune rece la 10 °C; diferență: 80 °C.

Se obține o diferență de temperatură de 80 °C cu două temperaturi diferite ale probei. Prin urmare, este foarte important să se determine foarte precis temperatura joncțiunii reci. Pentru a rezolva problema, Hanna oferă termometre cu termocuplu cu o funcție de calibrare, care îi permite utilizatorului să calibreze sistemul de măsurare într-o baie de gheață la 0°C.

Datorită acestei soluții, acum este posibil să se utilizeze termometre cu termocuplu pentru standardele HACCP cu o precizie de ± 0,3 °C, care este aceeași performanță a termometrelor noastre Pt100 sau NTC, dar cu un timp de răspuns mai rapid.

 

 

Testere cu termocuplu de tip K

Este disponibil un tester cu termocuplu livrat cu sonda de uz general. Sunt disponibile alte sonde, inclusiv pentru măsurători de aer, gaz și suprafețe.

 

 

Termometre cu Pt100

Principiul de funcționare al termometrelor de rezistență se bazează pe creșterea rezistenței electrice a conductoarelor metalice (RTD: Detector de temperatură de rezistență) cu temperatura.

Acest fenomen fizic a fost descoperit de Sir Humphry Davy în 1821. În 1871, Sir William Siemens a descris aplicarea acestei proprietăți folosind platină, introducând astfel o inovație în fabricarea senzorilor de temperatură. Termometrele cu rezistență de platină au fost utilizate ca standard internațional pentru măsurarea temperaturilor între punctul triplu de hidrogen la 13,81 K și punctul de îngheț al antimoniului la 630,75°C (1167,26°F).

Printre diferitele metale care trebuie utilizate în construcția termometrelor de rezistență, platina (Pt), un metal nobil, este cea care poate măsura temperaturile într-un domeniu extins; de la -251 °C (-419,8 °F) la 899 °C (1650,2 °F), cu un comportament liniar.

Termometrele Platinum RTD au fost utilizate frecvente în anii șaptezeci, dar au fost înlocuite acum cu senzori cu termistor din cauza dimensiunilor mai mici și a răspunsului mai rapid la schimbările de temperatură. Cel mai comun senzor RTD care folosește platina este Pt100, ceea ce înseamnă o rezistență de 100Ω la 0 ° C cu un coeficient de temperatură de 0,00385Ω pe grad Celsius. Pentru un preț mai mare se pot cumpăra senzori de platină cu 250, 500 sau 1000⁄ (Pt1000).

Principalul dezavantaj al sondelor RTD este rezistența cablului de conectare. Această rezistență împiedică utilizarea cablurilor standard cu două fire pentru lungimi de peste câțiva metri, deoarece afectează precizia citirii. Din acest motiv, pentru a obține niveluri ridicate de precizie în aplicații industriale și de laborator, se recomandă utilizarea unui sistem cu trei sau patru fire.

Pentru toate termometrele și sondele sale Pt100, Hanna a ales tehnologia cu mai multe fire pentru o precizie mai mare.

 

 

Termometre cu infraroșu

Toate obiectele emit o energie radiantă în spectrul infraroșu (IR) care se încadrează între lumina vizibilă și undele radio.

Originile măsurătorilor IR pot fi urmărite până la prisma lui Isaac Newton și separarea luminii solare în culori și energie electromagnetică. În 1800, energia relativă a fiecărei culori a fost măsurată, dar abia la începutul secolului al XX-lea a fost cuantificată energia IR. S-a descoperit apoi că această energie este proporțională cu a 4-a putere a temperaturii obiectului.

Instrumentele care utilizează tehnologia IR există de peste 50 de ani. Folosesc aproape exclusiv un dispozitiv optic care detectează energia termică generată de obiectul vizat de senzorul IR. Acesta este apoi amplificat, linearizat și transformat într-un semnal electronic care la rândul său afișează temperatura suprafeței în grade Celsius sau Fahrenheit.

Măsurarea temperaturii cu un senzor cu infraroșu sunt deosebit de potrivită pentru zonele în care este dificil sau nedorit să se facă măsurători de suprafață folosind senzori de contact convenționali. Aplicațiile pentru termometrele IR includ testarea nedistructivă a produselor alimentare, a mașinăriilor în mișcare și a suprafețelor cu temperaturi ridicate.

O suprafață ideală pentru măsurători IR este un corp negru sau un radiator cu o emisivitate de 1,0. Emisivitatea este raportul dintre energia radiată de un obiect la o anumită temperatură și cea emisă de un radiator perfect la aceeași temperatură.

Cu cât suprafața este mai strălucitoare sau mai lustruită, cu atât sunt mai puțin precise măsurătorile. De exemplu, emisivitatea majorității materialelor organice și a suprafețelor aspre sau vopsite este în regiunea 0,95 și, prin urmare, este adecvată pentru măsurători IR.

Pe de altă parte, suprafețele din materiale foarte lustruite sau strălucitoare, cum ar fi oglinzile sau aluminiul, pot să nu fie adecvate pentru această aplicație fără a utiliza o formă de filtrare. Acest lucru se datorează altor factori, și anume, reflectivitate și transmisivitate. Prima este o măsură a capacității unui obiect de a reflecta energia în infraroșu, în timp ce a doua este capacitatea sa de a o transmite.

O altă preocupare importantă a măsurătorilor IR este câmpul vizual. Termometrele cu infraroșu măsoară temperatura medie a tuturor obiectelor din câmpul lor vizual. Pentru a obține un rezultat precis, este important ca obiectul să umple complet câmpul vizual al instrumentului și să nu existe obstacole între detector și obiect. Raportul distanță-țintă sau coeficientul optic este, prin urmare, un aspect important.

 

 

Senzori de temperatură

Sunt disponibile sonde de temperatură de tip K, tip T, termistor și pt100. Aceste sonde includ multe modele cu aplicații diferite, pentru penetrare, lichide, aer/gaz și sonde tip fir.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Copyright © 1996-2020 Hanna Instruments, Inc.