Rozwiązania specjalne - temperatura

Czy termometry elektryczne można kalibrować?

Nie jest możliwa kalibracja termometrów rezystancyjnych (np. wkładów pomiarowych). Ponieważ termometry elektryczne zwykle są podłączone do przyrządu pomiarowego lub urządzenia oceniającego możliwe jest jedynie kalibrowanie całego łańcucha pomiarowego. Jednakże można wkłady pomiarowe poddawać testom typu z certyfikatem testu typu. Zastosowanie: np. termometry rezystancyjne do mierników olejów mineralnych.

Czy mogę zastąpić termopary U i L zgodne z normą DIN 43710 na termopary typu T i J zgodne z normą DIN IEC 60584?

Nie. Termopary T i J mają inną charakterystykę napięcia termoelektrycznego, co może prowadzić do błędu pomiaru. W starych instalacjach powinny być dostarczane jako części zamienne jedynie termopary typu U i typu L. W konstrukcjach nowych instalacji nie są już dozwolone

Jaka działa termometr rezystancyjny?

Temperatura powoduje zmianę rezystancji elektrycznej czujnika termometru rezystancyjnego. Ponieważ rezystancja rezystorów pomiarowych, zgodnych z EN 60751 (2009-05), zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury określamy to jako PTC (dodatni współczynnik temperatury). W zastosowaniach przemysłowych zwykle stosowane są rezystory pomiarowe Pt100 lub Pt1000. Termometry oparte na EN 60751 zdefiniowane są w normie DIN 43735.

Jak duże jest dopuszczalne obciążenie drganiami czujników WIKA-Pt100?

Standardowy wkład pomiarowy firmy WIKA dopuszcza 3g (amplituda). Odpowiada to obciążeniu 6g, wartość szczytowa (peak-to-peak), zgodnie z normą DIN EN 60751 (58,86 m/s^2). W normie EN 60751 podana jest jedynie wartość szczytowa (peak-to-peak) 20-30 m/s^2 (1 g = 9,81 m/s^2). Projekt odporny na drgania jest odpowiedni do 20g wartości szczytowej (peak-to-peak). Specjalne modele do 50g wartości szczytowej (peak-to-peak) dostępne na zamówienie.
(Podane wyżej wartości odnoszą się zawsze do bezpośredniego obciążenia drganiami rezystora pomiarowego).

Jak obliczyć klasę dokładności?

Zgodnie z normą DIN EN 60751 punkt 5.1.3 tabela 3 w °C

Klasa AA ± (0,1+0,0017 * t)
Klasa A ± (0,15+0,002 * t)
Klasa B ± (0,3+0,005 * t)
Klasa C ± (0,6+0,01 * t)

Jak duży jest błąd pomiaru powodowany przez wewnętrzną rezystancję z Pt100 wbudowanym w kabel MI z wewnętrznymi drutami z Cu przy podłączeniu 2-przewodowym?

D=3 mm: 0,28 Omów/m = 0,7 K/m (błąd pomiaru)
D=6 mm: 0,1 Omów/m = 0,25 K/m (błąd pomiaru)
(D=zewnętrzna średnica kabla MI)

Jaka jest grubość ścianki powłoki kabla MI?

Większość producentów podaje minimalną grubość powłoki odpowiadającą 10% zewnętrznej średnicy kabla MI.

Co to są obwody 2-, 3- lub 4-przewodowe?

Oznaczają liczbę przewodów, za pomocą których podłączony jest rezystor pomiarowy (np. Pt100). W najprostszym podłączeniu 2-przewodowym, oporność przewodu może zafałszować wynik pomiaru, podłączeniem 3- lub 4-przewodowym można skompensować ten negatywny wpływ i poprawić dokładność pomiaru.

Co to są kable w izolacji mineralnej (MI)?

Kable w izolacji mineralnej stosowane w termometrach rezystancyjnych składają się z jednego lub więcej drutów miedzianych zanurzonych w bardzo ubitym tlenku magnezu, powleczonych osłonką i umieszonych w rurce osłony np. ze stali nierdzewnej 1.4571. W osłonach termometrycznych zamiast drutów miedzianych, stosowane są przewody odpowiednie dla typu osłony termometrycznej. Najbardziej znanym, standardowym materiałem osłony stosowanej w osłonach termometrycznych jest Inconel 2.4816.

Co to są współczynniki Callendara-van-Dusena i jak je można obliczyć?

Współczynniki Callendara-van-Dusena stosowane są do opisu funkcji wielomianowej rzeczywistej charakterystyki platynowego rezystora pomiarowego. Można je zapamiętywać w przetworniku, co powoduje zwiększenie dokładności całego łańcucha pomiarowego. Do obliczenia równania Callendara-van-Dusena w zakresie temperatury powyżej 0 °C, rezystancja w 0 °C oraz dwie inne temperatury testowe zbierane są w pomiarach porównawczych. Następnie obliczane są stałe a i b. W ujemnym zakresie temperatury konieczne jest włączenie wartości pomiarowej innej temperatury testowej w celu określenia stałej d. Można jednakże przedstawić tak samo dobrze charakterystyczną krzywą platynowego rezystora pomiarowego matematycznie stosując tylko równanie wielomianowe zgodnie z normą DIN EN 60751 ze stałymi A, B i C (również patrz karta katalogowa WIKA IN 00.17, strona 4), a także określić je obliczając z pomiaru 3 temperatur testowych (lub 4 w t < 0 ° C). Podobnie można przekształcić stałe A, B, C w stałe równania Callendara - van Dusena.

Co oznacza klasa temperaturowa?

Temperatura zapłonu jest najniższą temperaturą, w której może się zapalić łatwopalna mieszanina gazów w obecności ognia, gorącej powierzchni lub inaczej wytworzonej iskry. Gazy i opary podzielono na klasy, w których temperatura powierzchni musi zawsze być niższa od temperatury mieszaniny. (T1 > 450 °C, T2 > 300 °C, T3 > 200 °C, T4 > 135 °C, T5 > 100 °C, T6 > 85 °C).

Co oznaczają strefy w ochronie przeciwwybuchowej?

Gazy:
Strefa 0 (kategoria 1): stałe lub długotrwałe zagrożenie wybuchem
Strefa 1 (kategoria 2): sporadyczne zagrożenie wybuchem
Strefa 2 (kategoria 3): atmosfera wybuchowa występuje rzadko i jedynie przez krótki okres czasu.

Pyły:
Strefy 20, 21, 22 o tym samym znaczeniu.

Co oznacza “korozja międzykrystaliczna”?

Korozja międzykrystaliczna (IC) jest formą korozji występującą w większości stopów w odpowiednich warunkach. Znana jest także jako “rozpad ziarna” lub “utrata chromu”. Korozja występuje na granicy ziaren. W stopach stali z chromem, pod wpływem działania ciepła (często podczas spawania) chrom znajdujący się w materiale łączy się z węglem tworząc węglik chromu. W ten sposób w miejscu podgrzania, chrom przestaje chronić przed korozją (poprzez tworzenie warstwy pasywnej). Zjawisko występuje szczególnie w stali wysokowęglowej. W stalach odpornych na korozję, takich jak 1.4571 (AISI 316Ti) wiązanie węgla z tytanem lub niobu z niobem lub węglikiem tytanu (stale stabilizowane) lub obniżenie zawartości węgla np. 1.4404 (AISI 316L) zapobiega korozji międzykrystalicznej (IC). Podane środki zapobiegają szkodliwej redukcji zawartości chromu na granicach ziaren.

Co oznacza „termistor o dodatnim współczynniku temperaturowym”?

Termistory o dodatnim współczynniku temperaturowym gorzej przewodzą prąd elektryczny w wyższych temperaturach niż w niskich. Znane są także jako rezystory PTC (dodatni współczynnik temperaturowy). Zwykle PTC są stosowane w punktach pomiaru wysokiej temperatury np. w przemyśle chemicznym.

Co oznacza “Pt100”?

Pt oznacza platynę o rezystancji znamionowej wynoszącej 100 omów w temperaturze 0 °C (EN 60751).

Co oznacza oznaczenie "1/3 DIN" w termometrach rezystancyjnych?

WAŻNE: Termin 1/3 DIN, jak również 1/5 DIN i 1/10 DIN NIE są STANDARYZOWANE! W maju 2009 podczas wprowadzenia nowej normy DIN EN 60751, nie było standaryzowanej klasy dokładności lepszej od klasy A. Niektórzy producenci termometrów rezystancyjnych (łącznie z firmą WIKA) stosowali opisywane terminy w celu dostarczenia klientów termometrów o wyższej klasie dokładności niż klasa A. Początkowo stanowiło to użyteczne uzupełnienie tradycyjnego standardowego przeznaczenia, lecz po dokładniejszym zbadaniu było całkowicie nieadekwatne. Na typowe pytanie “czego dotyczy 1/3 DIN?” można odpowiedzieć: „klasy B”. Nieszczęśliwie zdefiniowanie "1/3 DIN B" powoduje, że sytuacja jest jeszcze mniej jasna. Aktualnie są dwa podejścia do dodatkowej definicji „klasy B”. 1.) Jedna ustala zwiększoną dokładność do określonego punktu temperatury: 1/3 DIN B przy 0°C 2.) druga definiuje zakres w którym ta dokładność obowiązuje: 1/3 DIN B 0°… 50 °C. Metoda opisana w pkt. 2) niesie z sobą dodatkową niepewność. Gdy jest stosowana rezystancja klasy B, jej charakterystyczna krzywa ma zdefiniowany skok. Przykładowo przy temperaturze 0 ... 50 ° C, rezystor pomiarowy klasy A będzie dawał w temperaturze około 20 °C lepszy wynik niż 1/3 DIN B. Wynik: w tym przypadku należy stosować rezystor pomiarowy klasy A. Cała ta “mglistość” prowadziła wyraźnie do wprowadzenia nowej klasy dokładności. Od maja 2009 klasa AA została uwzględniona w normie DIN EN 60751, co – teraz, gdy klasa ta jest już standaryzowana – powoduje, że opis 1/3 DIN jest zbyteczny.

Jaki ma wpływ słaba rezystancja izolacji?

Zgodnie z normą DIN EN 60751 sekcja 6.3.1 rezystancja izolacji pomiędzy każdym obwodem pomiarowym a osłoną, przy minimalnym napięciu testowym 100VDC musi być nie niższa niż 100 MOmów. Jeżeli rezystancja jest za niska występuje błąd pomiarowy powodujący wyświetlanie za niskiej temperatury. W odniesieniu do termometra rezystancyjnego (z kablem z osłoną) oznacza to, że przy rezystancji izolacji 100 KOmów na wyświetlaczu występuje błąd do 0,25 Oma, a przy 25 kOmach do 1 Oma. Wszystkie termometry rezystancyjne firmy WIKA poddawane są testowi izolacji z użyciem prądu 500 V DC i rezystancją izolacji > 1 000 MOmów, tzn. testujemy do współczynnika 50 razy wyższego od podanego w normie.

Co to jest “zielone butwienie”?

Termopary starzeją się, i z czasem zmienia się ich charakterystyka temperaturowa/napięciowo-termiczna. Wysokie temperatury mogą doprowadzić do znaczących zmian w napięciu termoelektrycznym termopar typu K z powodu wyczerpywania się chromu w końcówce NiCr, co prowadzi do obniżenia napięcia termoelektrycznego. Proces ten jest szybszy w warunkach niedoboru tlenu, ponieważ na powierzchni termopary nie tworzy się pełna warstwa tlenków, która chroniłaby ją przed dalszą korozją. Chrom, w przeciwieństwie do niklu, ulega utlenieniu, to powoduje tak zwane „zielone butwienie” niszczące termoparę. Jeżeli termopary NiCr-Ni używane w temperaturach powyżej 700 °C zostaną szybko schłodzone, może to doprowadzić do zamrożenia pewnych stanów w strukturze krystalicznej (uporządkowanie bliskiego zasięgu), co w termoparach typu K może doprowadzić do zmiany napięcia termoelektrycznego rzędu 0,8 mV (efekt K).

Jaki jest minimalny promień gięcia kabli MI?

W tabelach VDI/VDE 3511 karta 2 zalecany kąt krzywizny R wynosi ≥ 5 x D (D=zewnętrzna średnica kabla MI), niektórzy producenci kabli MI podają jako minimalny promień gięcia nawet ≥ 3 x D.

Co to jest napięcie termoelektryczne (lub zjawisko Seebecka)?

Zjawisko, nazwane na cześć Thomasa Johanna Seebecka, opisuje fakt występowania napięcia elektrycznego, gdy dwa różne przewodniki metalowe zostaną podłączone w dwóch różnych punktach, i występuje różnica temperatur pomiędzy podłączonym a otwartym końcem „termopary”.

Dlaczego przez pewien czas był podział pomiędzy klasą dokładności „rezystancji drutowej” oraz „rezystancji warstwowej” rezystorów pomiarowych Pt100?

W przeszłości nie było rozróżnienia pomiędzy dwoma podstawowymi typami rezystorów pomiarowych i ich wartościami granicznymi temperatury. Praktyka jednakże wykazała, że rezystory warstwowe (rezystory cienkowarstowe/chipset) wykazywały odchylenie od charakterystyki (nieistotne). Takie zachowanie uwzględniono w normie DIN EN 60751:2009-5 przez rozdzielenie zakresów temperatury w poszczególnych klasach dokładności.

Dlaczego obwody pomiarowe Pt100 z obniżoną klasą tolerancji A lub AA zgodnie z normą DIN EN 60751 są używane w obwodach przynajmniej 3- lub 4-przewodowych?

Podłączenie 2-przewodowe nie jest dopuszczalne w klasach A i AA zgodnie z normą DIN EN 60751, gdyż do mierzonej wartości dodawany jest wewnętrzna rezystancja przewodzenia przewodów. Przekracza zwykle podaną tolerancję termometru. Pomiar rezystancji kabla w temperaturze pokojowej i regulacja przetwornika (na przykład) jest możliwa, lecz rezystancja zależna od temperatury wewnętrznego przewodnika kabla nadal będzie dodawana do odczytu jako błąd. Wniosek: obwód 2-przewodowy nie jest odpowiedni do dokładnego pomiaru temperatury.