विभिन्न तापमान सेंसर के फायदे और नुकसान

कई तकनीकी प्रक्रियाओं में, सबसे महत्वपूर्ण भौतिक मात्राओं में से एक तापमान है। उद्योग में, माप के लिए तापमान सेंसर का उपयोग किया जाता है। ये सेंसर तापमान की जानकारी को एक विद्युत संकेत में परिवर्तित करते हैं, जिसे बाद में इलेक्ट्रॉनिक्स और स्वचालन द्वारा संसाधित और व्याख्या किया जाता है। नतीजतन, तापमान मूल्य या तो केवल प्रदर्शन पर प्रदर्शित होता है, या उपकरण के एक या दूसरे टुकड़े के ऑपरेटिंग मोड को स्वचालित रूप से बदलने के आधार के रूप में कार्य करता है।

एक तरह से या किसी अन्य, तापमान सेंसर आज अपरिहार्य हैं, खासकर उद्योग में। और विभिन्न प्रकार के तापमान सेंसरों की विशिष्ट विशेषताओं को स्पष्ट रूप से समझते हुए, अपने उद्देश्य के लिए सही सेंसर चुनना महत्वपूर्ण है। हम उसके बारे में बाद में बात करेंगे।

विभिन्न उद्देश्यों के लिए अलग सेंसर

तकनीकी रूप से, तापमान संवेदकों को दो बड़े समूहों में बांटा गया है: संपर्क और गैर-संपर्क। गैर-संपर्क सेंसर अपने काम में माप के सिद्धांत का उपयोग करते हैं अवरक्त पैरामीटरदूर की सतह से आ रहा है।

दूसरी ओर, संपर्क सेंसर, बाजार में अधिक व्यापक रूप से भिन्न होते हैं, तापमान को मापने की प्रक्रिया में उनका सेंसर तत्व सतह या माध्यम के सीधे संपर्क में होता है जिसका तापमान मापा जाना है। इस प्रकार, विभिन्न प्रकार के तापमान सेंसर के फायदे और नुकसान का मूल्यांकन करने के लिए, उनके प्रकार, विशेषताओं की तुलना करने के लिए संपर्क सेंसर की विस्तार से जांच करना सबसे अधिक समीचीन होगा।

तापमान संवेदक चुनते समय, पहली बात यह निर्धारित करना है कि तापमान को मापने के लिए यह कैसे आवश्यक होगा। इन्फ्रारेड सेंसर सतह से कुछ दूरी पर तापमान को मापने में सक्षम होगा, इसलिए यह मौलिक महत्व का है कि सेंसर और जिस सतह पर इसे निर्देशित किया जाएगा, उसके बीच का वातावरण जितना संभव हो उतना पारदर्शी और स्वच्छ हो, अन्यथा तापमान डेटा विकृत हो जाएगा (देखो - उपकरण संचालन के दौरान गैर-संपर्क तापमान माप).

संपर्क संवेदक आपको सतह के तापमान को सीधे या पर्यावरण के संपर्क में मापने की अनुमति देगा, इसलिए आसपास के वातावरण की सफाई आम तौर पर महत्वपूर्ण नहीं है। यहां, सेंसर और परीक्षण सामग्री के बीच सीधा और उच्च गुणवत्ता वाला संपर्क महत्वपूर्ण है।

कई तकनीकों में से एक का उपयोग करके एक संपर्क जांच का निर्माण किया जा सकता है: थर्मिस्टर, प्रतिरोध थर्मामीटर, या थर्मोकपल। प्रत्येक तकनीक के अपने फायदे और नुकसान हैं।

थर्मिस्टर बहुत संवेदनशील है, इसकी कीमत थर्माकोउल्स और प्रतिरोध थर्मामीटर के बीच में है, लेकिन यह सटीकता और रैखिकता में भिन्न नहीं है।

थर्मोकपल अधिक महंगा है, यह तापमान परिवर्तन के लिए तेजी से प्रतिक्रिया करता है, माप थर्मिस्टर की तुलना में अधिक रैखिक होगा, लेकिन सटीकता और संवेदनशीलता अधिक नहीं है।

प्रतिरोध थर्मामीटर तीनों में सबसे सटीक है, यह रैखिक है लेकिन कम संवेदनशील है, हालांकि यह कीमत में थर्मोकपल से सस्ता है।

इसके अलावा, सेंसर चुनते समय, आपको मापा तापमान की सीमा पर ध्यान देना चाहिए, थर्मोक्यूल्स और प्रतिरोध थर्मामीटर के लिए यह उपयोग किए जाने वाले संवेदनशील तत्व की सामग्री पर निर्भर करता है। तो आपको कुछ समझौता खोजना होगा।

थर्मोकपल

तापमान सेंसर थर्मोकपल काम धन्यवाद सीबेकोव प्रभाव… विभिन्न धातुओं के दो तारों को एक छोर पर मिलाप किया जाता है - यह एक थर्मोकपल का तथाकथित गर्म जंक्शन है, जो मापा तापमान के संपर्क में है। तारों के विपरीत दिशा में, उनके सिरों का तापमान नहीं बदलता है, इस स्थान पर एक संवेदनशील वाल्टमीटर जुड़ा हुआ है।

वोल्टमीटर द्वारा मापा गया वोल्टेज गर्म जंक्शन और वोल्टमीटर से जुड़े तारों के बीच तापमान के अंतर पर निर्भर करता है। थर्माकोउल्स धातुओं में भिन्न होते हैं जो उनके गर्म जंक्शन बनाते हैं, जो किसी विशेष थर्मोकूपल सेंसर के लिए मापा तापमान की सीमा निर्धारित करता है।

नीचे इस किस्म के विभिन्न प्रकार के सेंसरों की तालिका दी गई है। आवश्यक तापमान सीमा और पर्यावरण की प्रकृति के आधार पर सेंसर के प्रकार का चयन किया जाता है।

टाइप ई सेंसर ऑक्सीकरण या निष्क्रिय वातावरण में उपयोग के लिए उपयुक्त हैं। टाइप जे - वैक्यूम, निष्क्रिय या कम करने वाले वातावरण में संचालन के लिए। टाइप K - ऑक्सीकरण या तटस्थ वातावरण के लिए उपयुक्त। टाइप एन - टाइप के की तुलना में लंबी सेवा जीवन है।

टी-टाइप सेंसर संक्षारण प्रतिरोधी हैं, इसलिए इन्हें नम ऑक्सीकरण, कम करने, निष्क्रिय वातावरण, साथ ही साथ वैक्यूम में भी इस्तेमाल किया जा सकता है। आर (औद्योगिक) और एस (प्रयोगशाला) - प्रकार - उच्च तापमान सेंसर हैं जिन्हें विशेष सिरेमिक इंसुलेटर या गैर-धातु ट्यूबिंग द्वारा संरक्षित किया जाना चाहिए। टाइप बी का तापमान टाइप आर और एस से भी अधिक है।

थर्मोकपल सेंसर के फायदे उच्च तापमान पर उनके ऑपरेटिंग मापदंडों की स्थिरता और गर्म जंक्शन तापमान में परिवर्तन की प्रतिक्रिया की सापेक्ष गति है। इस प्रकार के सेंसर उपलब्ध व्यास की एक विस्तृत श्रृंखला में प्रस्तुत किए जाते हैं। उनकी कीमत कम है।

नुकसान के रूप में, थर्मोक्यूल्स को कम सटीकता की विशेषता है, एक बहुत कम मापा वोल्टेज है, और इसके अलावा, इन सेंसरों को हमेशा क्षतिपूर्ति सर्किट की आवश्यकता होती है।

प्रतिरोध थर्मामीटर

प्रतिरोधक थर्मामीटर या रिओस्टेट तापमान संवेदक को आरटीडी के रूप में संक्षिप्त किया गया है। यह धातु के तापमान में परिवर्तन के आधार पर उसके प्रतिरोध को बदलने के सिद्धांत पर काम करता है। प्रयुक्त धातु: प्लैटिनम (-200 डिग्री सेल्सियस से +600 डिग्री सेल्सियस तक), निकल (-60 डिग्री सेल्सियस से +180 डिग्री सेल्सियस तक), तांबा (-190 डिग्री सेल्सियस से +150 डिग्री सेल्सियस तक), टंगस्टन (-100 डिग्री सेल्सियस से) डिग्री सेल्सियस से +1400 डिग्री सेल्सियस) - आवश्यक मापा तापमान सीमा के आधार पर।

अन्य धातुओं की तुलना में अधिक बार, प्लेटिनम का उपयोग प्रतिरोध थर्मामीटर में किया जाता है, जो काफी विस्तृत तापमान रेंज देता है और आपको विभिन्न संवेदनशीलता वाले सेंसर चुनने की अनुमति देता है। तो, Pt100 सेंसर में 0 °C पर 100 ओम का प्रतिरोध होता है, और Pt1000 सेंसर में समान तापमान पर 1kOhm होता है, यानी यह अधिक संवेदनशील होता है और आपको तापमान को अधिक सटीक रूप से मापने की अनुमति देता है।

थर्मोकपल की तुलना में, प्रतिरोध थर्मामीटर में उच्च सटीकता होती है, इसके पैरामीटर अधिक स्थिर होते हैं, और मापा तापमान की सीमा व्यापक होती है। हालाँकि, संवेदनशीलता कम है और प्रतिक्रिया समय थर्मोक्यूल्स की तुलना में लंबा है।

थर्मिस्टर

एक अन्य प्रकार के संपर्क तापमान संवेदक — thermistors… वे धातु के आक्साइड का उपयोग करते हैं जो तापमान के आधार पर उनके प्रतिरोध को महत्वपूर्ण रूप से बदल सकते हैं। थर्मिस्टर्स दो प्रकार के होते हैं: पीटीसी - पीटीसी और एनटीसी - एनटीसी।

पहले में, प्रतिरोध एक निश्चित ऑपरेटिंग रेंज में बढ़ते तापमान के साथ बढ़ता है, दूसरे में, बढ़ते तापमान के साथ, प्रतिरोध कम हो जाता है। थर्मिस्टर्स को तापमान परिवर्तन और कम लागत के लिए तेजी से प्रतिक्रिया की विशेषता होती है, लेकिन वे काफी नाजुक होते हैं और एक ही प्रतिरोध थर्मामीटर और थर्माकोपल्स की तुलना में एक संकीर्ण ऑपरेटिंग तापमान सीमा होती है।

इन्फ्रारेड सेंसर

जैसा कि लेख की शुरुआत में उल्लेख किया गया है, इन्फ्रारेड सेंसर दूर की सतह - एक लक्ष्य द्वारा उत्सर्जित अवरक्त विकिरण की व्याख्या करते हैं। उनका लाभ यह है कि तापमान माप गैर-संपर्क तरीके से किया जाता है, अर्थात, सेंसर को वस्तु के खिलाफ कसकर दबाने या पर्यावरण में विसर्जित करने की आवश्यकता नहीं होती है।

वे तापमान परिवर्तन पर बहुत जल्दी प्रतिक्रिया करते हैं, यही कारण है कि वे चलती वस्तुओं की सतहों की जांच के लिए भी लागू होते हैं, उदाहरण के लिए एक कन्वेयर पर। केवल इन्फ्रारेड सेंसर की मदद से स्थित नमूनों के तापमान को मापना संभव है, उदाहरण के लिए, सीधे एक ओवन में या किसी आक्रामक क्षेत्र में।

इन्फ्रारेड सेंसर के नुकसान में गर्मी उत्सर्जक सतह की स्थिति के साथ-साथ अपने स्वयं के प्रकाशिकी की सफाई और सेंसर और लक्ष्य के बीच के वातावरण में उनकी संवेदनशीलता शामिल है। धूल और धुआं सटीक मापन में बहुत बाधा डालते हैं।