Milyen tényezőket kell figyelembe venni a hőmérsékletmérési módszer és műszerek kiválasztásakor

A hőmérsékleti folyamat szabályozásának sikeres megoldását egy adott objektumnál gyakran a mérési módszer és a mérőeszköz helyes megválasztása határozza meg. A módszer és a mérőeszköz kiválasztása meglehetősen nehéz feladat, hiszen számos, sokszor egymásnak ellentmondó tényező figyelembevételével kell optimális megoldást keresni.

Gyakran előfordulnak olyan esetek, amikor ezt a problémát nem lehet sikeresen megoldani, és a kívánt hőmérsékleti értékeket közvetetten kell megtalálni, felhasználva az objektum egyéb fizikai paramétereinek mérési eredményeit, amelyek természetesen kapcsolódnak a hőmérséklethez. Az alábbiakban röviden ismertetjük azokat a főbb tényezőket, amelyek meghatározzák a mérési módszer kiválasztását.

Mért hőmérséklet tartomány

Ez a tényező kritikus. Bár számos módszer ismert az emelt hőmérsékleti tartományban történő mérésre, a mért hőmérséklet mérésével az ilyen módszerek száma egyre korlátozottabb.

Néz:Hőmérséklet mérési módszerek és műszerek

A kutatási folyamat dinamikája

A változó és különösen a rövid távú termikus folyamatok vizsgálatakor a hődetektorok hőtehetetlensége gyakran jelentős korlátja a hőmérséklet mérési kontaktus módszerek alkalmazhatóságának. Az ezzel kapcsolatos nehézségek sok esetben leküzdhetők megfelelő módszerekkel számított korrekciók bevezetésével, vagy speciális korrekciós eszközök alkalmazásával.

Ha azonban a vizsgált tárgy hőmérsékletének változása a hőátadás körülményeinek megváltozásával jár együtt, akkor a hőérzékelő hőtehetetlenségének jelenléte nemcsak a készülék leolvasásának késleltetéséhez vezet, hanem a hőmérsékletváltozás rögzített görbéjének alakjának torzulására is.

Az érintésmentes hőmérsékletmérési módszerek alkalmazásán alapuló készülékekben nagyon rövid időállandójú vevők alkalmazhatók, ezáltal jelentősen kibővítve a mérések dinamikus tartományát. Ebben az esetben az alkalmazott menetíró készülék dinamikus jellemzői korlátozó tényezővé válnak.

A mérések pontossága

A kiválasztott módszerekkel végzett hőmérsékletmérés pontosságának követelményei megfelelnek a paraméter e technológiai folyamat által meghatározott megengedett mérési hibájának.

Figyelembe véve a hőmérsékletmérés sajátosságait, szem előtt kell tartani, hogy a műszeres mérés megengedett hibája a kiválasztott készlettel (termikus detektor mérőeszközzel) nem lehet egyenlő a hőmérsékletmérés megengedett hibájával, de bizonyos esetekben ez nagyon kevesebb.

A mérőkészlet szükséges pontossági határát fenn kell tartani a hőérzékelő jellemzőinek várható instabilitására, amely gyakran előfordul magas hőmérséklet mérése során, valamint a módszertan véletlenszerű összetevőjének és a véletlenszerű komponens várható értékeinek. adott mérési feltételek mellett a dinamikus hibák összetevője.

Az alkalmazott mérő- vagy rögzítőeszköz előírt pontossági osztályának meghatározásakor figyelembe kell venni, hogy a pontossági osztály az eszköz megengedett alaphibáját jellemzi, a készülék teljes skálatartományának százalékában kifejezve. a megengedett hiba a skála bármely pontján azonos lesz.

Ezért az eszköz a skálájának bármely pontján rendelkezhet ekkora alaphibával. Ezért ennek a hibának a mért értékre vonatkozó relatív értéke annál nagyobb, minél közelebb van a mért érték értéke a skála kezdetéhez.

Magyarázzuk meg ezt egy példával. Egy 0,5 osztályú, 500–1500 °C skálájú mérőeszközben a megengedett hiba abszolút értéke 5 fok a skála minden pontján. Ennek az eszköznek az alap hibaértéke elérheti az elfogadható értéket.

Relatív értéke ebben az esetben a skála végén lévő 5/1500-tól (0,3%) a skála elején lévő 5/500-ig (1%) változhat. Ezért célszerű olyan mérőeszközt választani, amelynek a skálaváltozási tartománya olyan, hogy a mért érték várható értékei beleférjenek a skála utolsó harmadába.

Ha a relatív hibák számítását a hőmérsékletre vonatkozóan végezzük, akkor azt nem a hőmérséklet abszolút értékére, hanem csak a vizsgált folyamatot lefedő hőmérsékleti intervallumra javasolt elvégezni..

Valójában attól függően, hogy az adott hőmérsékleti értéket milyen léptékben (Kelvin vagy Celsius fokban) fejezzük ki, a mérés relatív hibája eltérő értékű lesz, ami nem tekinthető elfogadhatónak.

A műszer érzékenységének mérése

A mérőeszköz kiválasztásakor ügyelni kell arra, hogy érzékenysége megfeleljen az előírt mérési pontosságnak, és biztosítsa a változó folyamat vizsgálatának eredményeinek szükséges időbeli felbontását.

Téves az a vélemény, hogy a legérzékenyebb mérőeszköz képes a legnagyobb mérési pontosságot biztosítani, ami sokszor nem is szükséges ennek a folyamatnak a tanulmányozásához. A túlzottan nagy érzékenységű készülék használata hamis benyomást kelthet a vizsgált folyamat dinamikájáról.

Egy ilyen készülék ilyen működési feltételek mellett szeszélyes lehet, és leolvasását számos melléktényező (a helyiségben fújó szél, rezgések) befolyásolja, ami erre a jelenségre nem jellemző, megnövekedett ingadozást eredményez a leolvasásokban.

Másrészt egy nagyon alacsony érzékenységű eszköz használata nem teszi lehetővé ennek a folyamatnak a kis, de jellegzetes ingadozásainak megfigyelését, aminek következtében a folyamat magas hőmérsékleti stabilitásának hamis benyomása keletkezhet.

Kémiai kölcsönhatások

A folyékony vagy gázhalmazállapotú közeg magas hőmérsékletének mérésére szolgáló eszközzel való döntéskor gyakran meghatározó egyrészt a közeg és a bejuttatott hőérzékelő anyagainak kölcsönhatásának mértéke, másrészt a másik oldala, magának a hőérzékelőnek az egyes részeinek kölcsönhatása.

Ebbe a jelenségcsoportba tartozik az a katalitikus hatás is, amely a platinacsoportba tartozó fémek felületén fűtőgáz-keverékekben jelentkezik. A platina és a palládium éghető gázkeverékekkel szemben kémiailag közömbös anyagként felgyorsítja a keverék komponenseinek reakcióját intenzív hőleadással a katalizátor felületén, felmelegítve azt.

Ezért az éghető keverékekkel közvetlenül érintkező platina vagy palládium alkatrészeket tartalmazó termikus detektorok leolvasása nem a termikus detektor és a környezet között kialakult egyensúlyi hőmérsékletet, hanem a katalitikus melegítés okozta lényegesen magasabb hőmérsékletet jellemzi.

Lásd még:A különböző hőmérséklet-érzékelők előnyei és hátrányai