В этой статье расскажем, на что следует обратить внимание при подборе и монтаже термодатчика для получения наивысшей точности измерения.
В любом термометре есть чувствительные элементы, которые воспринимают температуру окружающей среды. По сути, термометры регистрируют температуру собственного сенсора – «горячего» спая у термопары или катушечки проволоки – у термометра сопротивления, поэтому точность измерения зависит не только от точности вторичного прибора и точности чувствительного элемента, но и от того, насколько близка температура сенсора к реальной температуре измеряемой среды. Про то, как рассчитать максимальную погрешность системы «датчик – вторичный прибор», мы писали тут.
В реальных условиях обязательно есть разность между температурами измеряемой среды и сенсора. Это – ошибка измерения. Но от чего она зависит, и как ее уменьшить?
Наиболее часты ошибки, связанные с теплопроводностью защитной арматуры термопреобразователя.
Представим, что датчик установлен в трубопровод, по которому движется поток газа или жидкости. Для упрощения – температура потока одинакова во всех точках, но отличается от температуры трубопровода там, где заделан датчик.
Ошибка измерения будет напрямую зависеть от температуры места заделки датчика – чем больше она будет отличаться от температуры потока, тем больше будет ошибка. Поэтому желательно утеплять трубопровод в месте установки датчика.
Ошибку измерения можно уменьшить, увеличив глубину погружения датчика. В большинстве случаев ошибка измерения, связанная с теплопроводностью, минимальна, если длина погруженной части датчика больше 20 его диаметров. Например, при диаметре термометра сопротивления 8 мм эта величина составляет 160 мм. Погруженная в трубопровод монтажная часть длиннее 160 мм? Еще лучше.
Играет роль диаметр монтажной части: чем тоньше монтажная часть, тем меньше ошибка измерения. Например, термопары ОВЕН на основе КТМС производятся с диаметром монтажной части 1,5 мм и первым классом допуска по ГОСТ 8.585. Такой датчик отлично подойдет для измерения температуры до 800 ⁰С при научных исследованиях и для других высокоточных измерений.
Также играет роль соотношений длин «выносной» части термопреобразователя и погруженной. Чем больше длины датчика «торчит» снаружи и чем меньше погруженная в среду монтажная часть, тем больше погрешность измерения. Важный момент: чем больше разность температур измеряемой среды и наружной температуры (чаще всего воздуха помещения), тем больше будет ошибка.
Также в реальных условиях могут возникнуть специфические ошибки измерения. Например, в тракте воздушно-реактивных двигателей большую ошибку может вызывать наличие в потоке жидкого или газообразного топлива: капли жидкости при попадании на монтажную часть охлаждают ее и занижают показания термометра, а догорание смеси за крупным датчиком завысит его показания.
Подробнее о термопарах ОВЕН на основе КТМС по ссылке.
А с какими погрешностями измерения сталкивались вы? Пишите в комментариях!
Ставьте лайк и подписывайтесь на наш канал!
Еще наши статьи о датчиках температуры:
При написании статьи использовались материалы книги Лисиенко В.Г. и др. “Температура: теория, практика, эксперимент”. Т.1. “Теплотехник”, М.