Questions et réponses courantes sur les thermocouples

Pour aider les ingénieurs à comprendre rapidement les thermocouples, j'ai compilé 15 questions fréquemment posées sur les thermocouples. Les détails sont les suivants: 1. Quel est le principe de mesure des thermocouples? Les thermocouples fonctionnent sur l'effet Seebeck, qui indique que lorsque deux conducteurs de composition différents sont connectés pour former un circuit, si les températures aux deux extrémités diffèrent, un changement physique du courant thermoélectrique se produit dans le circuit. Un thermocouple se compose de deux fils différents (bornes thermoélectriques), dont une extrémité est soudée ensemble pour former la borne de mesure (également appelée terminal de travail). Ce terminal est inséré dans le matériau dont la température est mesurée; L'autre extrémité du thermocouple (la borne de référence ou terminal libre) est connectée à un instrument numérique. S'il y a une différence de température entre la borne de mesure et la borne de référence du thermocouple, l'instrument numérique détectera la force électromotive induite par thermale générée par le thermocouple . 2. Qu'est-ce que le principe de mesure d'un thernistance (RTD)? Un RTD utilise la caractéristique des conducteurs métalliques ou des semi-conducteurs que leur résistance change avec la température pour mesurer avec précision la température. La partie de détection de chaleur - du RTD (l'élément du capteur de température) est en fil fin uniformément enroulé autour d'un cadre isolant ou produit sur une tranche de silicium à l'aide d'un processus de pulvérisation du magnétron laser. Lorsque le matériau mesuré a un gradient de température, la température mesurée est la température moyenne de la couche de matériau dans la plage de l'élément du capteur de température . 3. Comment choisir entre un thermocouple et un RTD? Sur la base de la plage de mesure de la température: les thermocouples sont généralement utilisés pour des températures supérieures à 500 degrés, tandis que les RTD sont généralement utilisés pour des températures inférieures à 500 degrés. Sur la base de la précision de la mesure: les RTD sont utilisés pour des exigences de précision plus élevées, tandis que les thermocouples sont utilisés pour des exigences de précision plus faibles. Sur la base de la plage de détection: les thermocouples mesurent généralement les températures de "tache", tandis que RTDS mesurent généralement la température moyenne d'une pièce . 4. Qu'est-ce qu'un thermocouple de câble gainé, et quels sont ses avantages? La norme IEC1515 l'appelle "Câble thermocouple isolé minéral", se référant aux câbles de thermocouple isolés minéraux - pour les centrales thermoélectriques. Ce câble est produit en soudant le thermocouple, l'isolation et la gaine ensemble par un processus de traitement thermique. La couche extérieure agit comme une «armure de câble», d'où le nom du thermocouple de câble blindé. Par rapport aux thermocouples préfabriqués conventionnels, il offre des avantages tels qu'une résistance à la compression élevée, une excellente flexibilité, une excellente résistance à l'oxydation et une longue durée de vie de service . 5. Quelles sont les différentes étalonnages du thermocouple? Quelles sont leurs caractéristiques? Les étalonnages thermocouples comprennent principalement S, R, B, N, K, E, J et T. S, R et B sont des thermocouples métalliques précieux, tandis que N, K, E, J et T sont des thermocouples métalliques peu coûteux. L'étalonnage S est caractérisé par une forte résistance à l'oxydation et convient à une utilisation continue dans la réduction et les atmosphères fondues. Sa température de fonctionnement est de 1400 degrés pour une utilisation à terme long - et 1600 degrés pour l'utilisation du terme court -. Parmi tous les thermocouples, l'étalonnage S a le niveau de précision le plus élevé et est généralement utilisé comme thermocouple standard. L'étalonnage R a des propriétés essentiellement identiques à l'étalonnage S, à l'exception d'une tension induite thermique d'environ 15% plus élevée. L'étalonnage B a une tension induite thermique très faible à température ambiante, de sorte que les fils de compensation ne sont généralement pas requis pour des mesures précises. Sa longue température de fonctionnement - est de 1600 degrés, avec une courte température de fonctionnement du terme - de 1800 degrés. Il peut être utilisé dans les atmosphères de réduction ou neutres, et peut également être utilisé court - dans des conditions de vide. L'étalonnage N présente un fort - résistance à l'oxydation de la température jusqu'à 1300 degrés, excellente -} Term stabilité de la tension induite thermique et reproductibilité des courtes - Term Termal Cycles, et une excellente résistance au rayonnement nucléaire et des faibles températures, ce qui en fait un remplacement approprié pour l'étalonnage S. L'étalonnage K est caractérisé par une forte résistance à l'oxydation et convient à une utilisation continue dans la réduction et les atmosphères fondues. Sa longue température de fonctionnement - est de 1000 degrés, avec une courte température de fonctionnement du terme - de 1200 degrés. Le thermocouple le plus utilisé. L'étalonnage E présente la force électromotive induite par thermale (EMF) la plus élevée parmi les thermocouples courants, indiquant la sensibilité la plus élevée. Il convient à une utilisation continue pour réduire et oxyder les atmosphères, avec une plage de température de fonctionnement de 0 - 800 degrés. L'étalonnage J convient à la fois pour réduire les atmosphères (limite de température de fonctionnement de 750 degrés) et les atmosphères oxydantes (limite de température de fonctionnement à 950 degrés). Il est également résistant aux vapeurs H2 et CO et est principalement utilisé dans les raffineries et les plantes chimiques. L'étalonnage T offre le niveau de précision le plus élevé parmi tous les thermocouples métalliques faibles - et est généralement utilisé pour une mesure précise des températures inférieures à 300 degrés . 6. Quelles sont les différentes méthodes de mise à la terre pour RTDS? Quels sont les risques? Il existe trois méthodes de mise à la terre différentes pour RTDS: 2 - Wire, 3 - Wire, et 4 - Wire . 2- RTDS sont simples à fil, mais ils introduisent des erreurs de résistance supplémentaires en raison des fils de plomb de la résistance. Par conséquent, il ne convient pas à la production de RTD de précision de la classe A, et ses câbles de plomb et d'alimentation ne devraient pas être trop longs. Le système de fil 3 - élimine l'influence de la résistance au plomb et offre une précision de mesure plus élevée que le système de fil 2 -. C'est le composant d'inspection le plus largement utilisé. Le système de fil 4 - élimine non seulement l'influence de la résistance au plomb, mais élimine également l'influence de la résistance lorsque les câbles de puissance de connexion ont la même valeur de résistance. Le système de fil 4 - doit être utilisé pour les mesures de précision élevées - . 7. Quels sont les avantages et les inconvénients des thermocouples de type N - par rapport aux thermocouples K -? Avantages des thermocouples de type n -: - Strong High - Résistance à l'oxydation de la température et fiabilité du terme long -. L'utilisation préférentielle de Cr et Si dans l'électrode positive de l'alliage de chrome nickel - dans les thermocouples K - conduit à une composition en alliage inégale et à des décalages de force électromotive induits thermiquement. L'augmentation de la teneur en CR et SI dans les thermocouples de type N - déplace le mode d'oxydation du chrome nickel - de l'oxydation interne à l'oxydation externe, limitant la réaction redox à la surface. Cela offre une excellente fiabilité du cyclisme thermique à des températures basse ultra - et supprime les changements de flux magnétique. Il offre également une résistance de rayonnement supérieure. En éliminant les éléments Mn et CO facilement cultivés trouvés dans les thermocouples de type K -, les thermocouples de type N - améliorent encore leur résistance au rayonnement neutronique. Dans la plage de 400 -} de 1300 degrés, les caractéristiques de conductivité thermique des thermocouples n - sont plus linéaires que celles des thermocouples de type k -. Les inconvénients des thermocouples de N - incluent: Le matériau de N - de type thermocouples est plus difficile que celui de K - de type thermocouples, ce qui les rend plus difficiles à traiter; Et ils sont relativement chers. Le coefficient d'expansion linéaire d'un thermocouple de type N - est 15% inférieur à celui de l'acier inoxydable. Par conséquent, le manchon extérieur d'un thermocouple de câble blindé N - doit être fabriqué en alliage d'aluminium Nicrsi / Nisi. La déviation de dispersion est grande dans la plage de température de - 200 degrés à 400 degrés . 8. comment choisir une chaleur appropriée - thermowell scelable? La forme de la chaleur - thermowell scelable dépend principalement de la température, de la pression, de la densité relative du matériau, du débit et de la longueur d'insertion requise. ASME / ANSI PTC19.3 fournit des conseils suffisants à ce sujet. L'utilisation d'un système d'analyse de résistance thermowell thermable thermique - peut déterminer si la conception thermowell scelable de chaleur - répond aux exigences de processus. THAUX - Les thermowells scelables installés sur le site - nécessitent la chaleur - Mesure de résistance scellable. Les trois facteurs suivants affectent principalement la chaleur - résistance scelable: 1. Vibration causée par l'écoulement; Le liquide passant par la chaleur - thermowell scelable génère des tourbillons d'une certaine fréquence, appelée fréquence du vortex, qui est positivement corrélé avec le débit. Si cette fréquence est proche ou identique à la fréquence de résonance du thermowell, une résonance se produira, absorbant une énergie significative et générant des contraintes élevées qui pourraient endommager le thermowell et le capteur à l'intérieur. Les normes ASME stipulent que le rapport de la fréquence du vortex à la fréquence de résonance de la thermowell doit être inférieur à 0.8. 2. flux - Contrainte induite: le flux liquide varie avec le débit et la densité, exerçant des forces sur le thermowell. La pression générée par ce débit peut être calculée . 3. Pression de processus: la pression négative maximale qu'un thermowell peut résister peut être calculée. Les options de connexion thermowell communes incluent des bridels, des glissement - et soudés . 9. comment choisir la bonne usure - thermomètre à tube en acier résistant? Pour une installation horizontale, choisissez une bille radiale ou universelle - Type Usure - Thermomètre à tube en acier résistant; Pour une installation verticale, choisissez une bille axiale ou universelle - Usure de type - thermomètre à tube en acier résistant; Pour une installation inclinée, choisissez une bille radiale, axiale ou universelle - Type Usure - Thermomètre à tube en acier résistant à base de besoins spécifiques. Si vous avez besoin de définir des alarmes limites supérieures et inférieures pour le point de mesure, vous pouvez choisir un thermomètre à tube en acier résistant à contact électrique -, quels sont les avantages et les inconvénients de l'usure? Les avantages de l'usure - thermomètres à tubes en acier résistants résident dans leur abordabilité relative et leurs lectures intuitives. Leurs inconvénients sont leur petite plage de mesure de la température et leur précision relativement faible. Ils sont généralement utilisés comme instruments de mesure locale de précision et d'affichage numérique . 11. Quelles sont les caractéristiques des émetteurs de température intelligents? Les émetteurs de température intelligents ont les caractéristiques suivantes: {- Perte de performances statiques faibles, fiabilité, sans maintenance et durée de vie à longue durée de service . - petite taille et peuvent être intégrées aux thermocouples et aux RTD, ce qui les rend faciles à installer et à économiser le coût de l'installation du transmetteur de température. Le signal de transmission est un signal standard 4 - 50MA, qui est non seulement très résistant aux interférences et offre de longues distances de transmission, mais élimine également le besoin de fils de compensation coûteux. Il peut également fournir des modes de communication conformes aux protocoles de bus HART, FF et Profbus . 12. Quel est le principe de mesure d'un thermomètre de pression? Selon la loi de l'expansion du liquide, pour un liquide d'une certaine masse, dans la condition que son volume reste constant, la pression et la température du liquide sont linéaires. La pression et la température des gaz et des vapeurs ont également une certaine relation fonctionnelle, de sorte que l'échelle d'un thermomètre de pression doit être également espacée. Un thermomètre de pression se compose d'une ampoule remplie d'un matériau de capteur de température, d'un élément de transmission de pression (221}} (tube capillaire), et une résistance de pression (ressort de torsion) . 13. Quel est le principe de mesure d'un thermomètre infrarouge? Un thermomètre infrarouge se compose d'un autocollimateur, d'un photodétecteur, d'un amplificateur de signal et d'une analyse de signal et d'affichage des composants de sortie. Les thermocouples autocollantent automatiquement et concentrent l'énergie du rayonnement infrarouge des cibles dans leur champ de vision. Cette énergie est axée sur un photodétecteur et converti en un signal électronique correspondant, qui est ensuite converti en température de la cible mesurée . 14. Comment choisir le fil ou le câble de compensation approprié? Le fil et le câble de compensation pour les thermocouples sont principalement utilisés pour augmenter le potentiel thermique du thermocouple à un instrument secondaire ou à un panneau de commande. Il existe deux principaux types de fil de compensation: l'expansion et la compensation. Les fils d'expansion utilisent le même matériau que le stade thermoélectrique, ce qui entraîne une précision plus élevée. Les fils de compensation utilisent des matériaux avec des caractéristiques de potentiel thermoélectrique proportionnelles au stade thermoélectrique, entraînant une précision plus faible . 15. La différence entre un RTD et un thermocouple: un thermocouple est un capteur de température. Comme un RTD, c'est un capteur de température. Cependant, les principales différences entre eux et les RTD résident: 1. Caractéristiques du signal. Un RTD est une résistance. Les changements de température font produire un changement de résistance positif ou négatif. Un thermocouple, en revanche, produit un changement de tension qui change avec la température. Deuxièmement, les deux capteurs ont des gammes de températures différentes. Les résistances thermiques testent généralement dans la plage 0 - à 150 degrés, avec une plage de détection maximale d'environ 600 degrés (bien sûr, ils peuvent également tester des températures négatives). Les thermocouples peuvent tester dans la plage de 0 à 1000 degrés (et encore plus élevé). Par conséquent, le premier est destiné à des tests de température ultra-bas, tandis que le second est pour des tests à haute température. Troisièmement, en termes de matériau, les résistances thermiques sont des composites métalliques avec des changements sensibles à la température, tandis que les thermocouples sont des composites bimétalliques, composés de deux métaux différents qui, en raison des changements de température, créent une différence de potentiel entre les deux fils. Quatrièmement, les modules de contrôle d'entrée pour RTDS et thermocouples compatibles avec les PLC sont également différents. Bien qu'ils fonctionnent bien ensemble, les PLC se connectent généralement directement aux signaux de 4 à 50 mA, tandis que les RTD et les thermocouples nécessitent généralement un émetteur intelligent avant de se connecter à l'automate. S'il est connecté à un DCS, un émetteur intelligent n'est pas nécessaire! Les RTD utilisent les signaux RTD, tandis que les thermocouples utilisent des signaux TC . 5. Les PLC ont également des modules de contrôle RTD et thermocouple, qui peuvent dire directement les signaux de résistance et de thermocouple . 6. thermocouples sont disponibles en j, t, n, k et t tailles. Certains sont plus chers que les résistances, tandis que d'autres sont plus rentables. Cependant, lorsque des fils de compensation sont inclus, le coût global des thermocouples est plus élevé. Les RTD génèrent des signaux de résistance, tandis que les thermocouples génèrent des signaux de tension . 7. Le principe de mesure de la température RTD repose sur la résistance dépendante de la température d'un conducteur (ou semi-conducteur). La plage de détection est de -00 degrés à 500 degrés. Les RTD communs comprennent des RTD platine (PT100, PT10) et des RTD en cuivre (Cu50, -50 degrés à 150 degrés). Le principe de mesure de la température du thermocouple est basé sur l'effet Seebeck pour mesurer avec précision la température. Common ones include platinum-rhodium-platinum (graduation number S, detection range 0~1300 degrees), nickel-chromium alloy-nickel silicon (graduation number K, detection range 0~900 degrees), nickel-chromium alloy-constantan (graduation number E, detection range 0~600 degrees), platinum-rhodium 30-platinum-rhodium 6 (graduation number B, plage de détection 0 à 1600 degrés).