Температура - важнейший параметр многих процессов производства. Для ее измерения и контроля используются специальные приборы - датчики температуры. Существует огромное многообразие датчиков температуры. Некоторые из них предназначены для конкретной задачи, некоторые являются универсальными и многофункциональными.

Датчики температуры, используемые в частности в промышленности, принято делить на следующие классы:

Жидкостные и газовые датчики температуры.

Эти датчики температуры являются старейшими в истории датчиков.

Жидкостные датчики температуры в основе принципа действия используют расширение жидкости при нагревании. В качестве жидкостей часто используется ртуть, спирт. Если требуется измерить достаточно низкие температуры, используются датчики температуры с жидким неоном, а для измерения высоких температур - с жидким галлием.

Газовые датчики температуры используют эффект расширения вещества при переходе из жидкого состояния в газообразное.

Диапазон измерений для жидкостных и газовых термометров от -200 С до +500 С. Подобные датчики температуры в основном используются в местах, где возможен визуальный контроль температуры.

Биметаллические датчики температуры.

Биметаллические датчики температуры в основе конструкции имеют две металлические пластины, скрепленные между собою. Для каждой пластины используется свой металл, так как различные металлы имеют различный коэффициент расширения при той или иной температуре. При нагревании пластинки замыкают или размыкают контакты реле, или двигают стрелку индикатора. Диапазон работы биметаллических датчиков от -40 С до +550 С. Биметаллические датчики температуры используют для измерения поверхности твердых тел, реже для измерения температуры жидкости.

Основное достоинство - простота конструкции, низкая стоимость.

Область применения биметаллических датчиков - автомобильная промышленность, системы отопления и нагрева воды.

Датчики температуры - термоиндикаторы.

В основе конструкции используют особые вещества, меняющие свой цвет в зависимости от температуры. Бывают двух типов - обратимые и необратимые. Первый тип может возвращаться к исходному цвету, второй - соответственно нет. Производятся они в виде пленки, часто с клейкой подложкой, и служат для оперативного визуального контроля температуры. Для низких и высоких температур производятся в основном необратимые термоиндикаторы - если температура хотя бы один раз превысила допустимую, то индикатор необратимо меняет свой цвет. Основным достоинством является низкая стоимость, а, следовательно, термоиндикаторы можно использовать как одноразовые датчики температуры.

Датчики температуры - термисторы.

Эти датчики температуры используют эффект изменения электрического сопротивления материала под воздействием температуры. Чувствительный элемент изготавливается из полупроводникового материала, в частности, из оксида различных металлов. В результате получаются датчики температуры с высокой чувствительностью. Существует два типа термисторов - первый тип, когда электрическое сопротивление растет с повышением температуры, и второй, когда электрическое сопротивление падает с понижением температуры.

Из достоинств можно выделить - невысокую стоимость и малые габариты, высокую точность. Из недостатков - узкий диапазон рабочей температуры.

Кремниевые датчики температуры.

Чувствительным элементом этих датчиков является кристалл кремния с нанесенной на него структурой тонкопленочных резисторов. Таким образом, кремниевые датчики температуры используют зависимость сопротивления кремния от температуры. Диапазон измеряемых температур составляет от -50 С до +150 С. В пределах этого диапазона кремниевые датчики температуры показывают хорошую точность.

Основным достоинством является возможность подобрать нужный тип выходного интерфейса: напряжение, ток, сопротивление или цифровой выход, позволяющий подключать такие датчики температуры к сети передачи данных.

Недостатками являются малый температурный диапазон и относительно большие габариты по сравнению с датчиками других типов. Кремниевые датчики температуры применяются в основном для измерения температуры поверхности, температуры воздуха.

Инфракрасные датчики температуры.

В основе принципа действия - электромагнитная энергия, излучаемая телом при нагревании. Могут измерять температуру поверхности на расстоянии, что, несомненно является их самым большим достоинством. Диапазон измерений температур от -45 С до +3000 С.

При измерении высоких температур им нет конкурентов.

Инфракрасные датчики температуры могут применяться в областях производства, где критично наличие посторонних веществ.

Датчики температуры - термопары.

Чувствительным элементом является две сваренные концами проволоки из различных металлов. Принципом действия является термоэлектрический эффект - при соединении двух проводников из разнородных металлов в замкнутую цепь и при поддержании разной температуры в этой цепи потечет постоянный ток. В качестве примера можно привести пары металлов хромель-аллюмель, медь-константан, железо-константан, платина-платина/родий, рений-вольфрам. Каждый тип подходит для решения своих задач.

В заключение можно сказать, что на разных производствах используются разные датчики температуры, главное чтобы они удовлетворяли требованиям производства и решали поставленную задачу. Если требуется точность и стабильность - используются термопары. Если нужно минимальное вмешательство в технологический процесс или необходимо замерить температуру меняющегося объекта - применяются инфракрасные датчики температуры. Термисторы могут встраиваться в электронные приборы благодаря своим маленьким размерам.

Датчики температуры - применение в промышленности - Услуги