Principes van temperatuurmeettechniek

Waarom is temperatuurmeettechniek belangrijk?

Hoe meet u temperatuur bij industriële toepassingen?

Bimetalen thermometers

Thermokoppels

Weerstandsthermometerdetectoren

Dompelhulzen

Temperatuur transmitters

Hoe kiest u industriële temperatuurmeet-apparaatuur?

1) Wat is de toepassing?

2) Welk temperatuurbereik is nodig?

3) Wat is de benodigde nauwkeurigheid en responstijd?

4) Wat zijn de installatiecondities?

Hebt u meer informatie over temperatuursensoren nodig?

Waarom is temperatuurmeettechniek belangrijk?

Temperatuurmeettechniek is zo belangrijk omdat het een vitale rol speelt in de uiteindelijke productkwaliteit en de veiligheid van de installatie. Dit wordt duidelijk door het feit dat temperatuur bijvoorbeeld een significante invloed kan hebben op meerdere aspecten zoals smaak, viscositeit, dichtheid, oplosbaarheid en de algehele staat van een product.

In deze context komt de vraag op wat de definitie van temperatuur eigenlijk is. Kort gezegd kan temperatuur worden gedefinieerd als de fysieke hoeveelheid thermische energie, de meettechniek van het niveau van kinetische energie in de deeltjes. Hoe hoger de kinetische energie van het deeltje, des te hoger de temperatuur en vice versa.

Hoe meet u temperatuur bij industriële toepassingen?

Er zijn verschillende temperatuurmeetapparaten voor het meten van de temperatuur in industriële omgevingen. De meestgebruikte sensoren zijn de bimetalen thermometers, industriethermometers met thermokoppels of weerstandtemperatuursensoren, ook RTD's genoemd, en de temperatuur transmitters.

Bimetalen thermometers

Bimetaal thermometers, ook wel bimetaalthermometers of temperatuurmeters genoemd, bestaan uit twee verschillende metalen met verschillende uitzettingscoëfficiënten. Als ze worden verwarmd zet één metaal meer uit dan het andere, en dat veroorzaakt een deformatie. De deformatie wordt mechanisch overgebracht naar een wijzer op een wijzerplaat, waar de temperatuur kan worden gemeten en op de schaal kan worden afgelezen. Bimetaal thermometers zijn een uitstekende en kostenefficiënte oplossing voor lokale meettechniek en het aangeven van de temperatuur.

Naar de bimetaal thermometers

Afbeelding 1 - Constructie bimetaal thermometer

Voordelen van bimetaal thermometers:

lage kosten en betrouwbaar
hebben geen voeding nodig
goede optie voor lokale indicatie

Beperkingen van bimetaal thermometers:

interne bewegende delen kunnen na verloop van tijd onderhoud nodig hebben
herkalibratie en correctie kunnen na verloop van tijd nodig zijn
geen uitgangssignaal

Thermokoppels

Afbeelding 2 - Werking thermokoppels

Thermokoppels werken op basis van het seeback-effect, waarbij een paar draden van twee elektrische geleiders van verschillende materialen zijn samengevoegd in één punt, dat de hot junction/warme las wordt genoemd. Er kan een spanning worden gemeten tussen de twee draden, de koude las genoemd, met een verhouding tot de gemeten temperatuur. Thermokoppels kunnen worden gemaakt van diverse materialen, verschillende namen en ontwerpen voor verschillende temperatuurbereiken.

Type K (chrome-alumel) is het meest gebruikelijke thermokoppel, een voordelige maar betrouwbare sensor voor een temperatuurbereik van -200 tot 1300 °C. Voor meer veeleisende toepassingen met hogere temperaturen, kunnen thermokoppels gemaakt worden van edelmetaallegeringen met platina en rhodium, zoals de thermokoppels type B, R, en S die temperaturen meten boven de 1700 °C.

Thermokoppels hebben speciale kabels nodig. Als de aansluiting wordt uitgevoerd met een kabel van een ander materiaal dan het thermokoppel, dan vormt de aansluiting tussen het thermokoppel en de kabel een ander thermokoppel, dat ook een spanning produceert, met daardoor fouten in de gemeten waarde. Om die reden moeten thermokoppel-verleng- en compensatiekabels specifiek voor dit doel zijn. Bij grotere afstanden kan de speciale bekabeling duur worden en het systeem is kwetsbaar voor interferenties. Om die reden wordt aanbevolen om een temperatuur transmitter dichtbij de sensor te gebruiken die de gemeten temperatuur via een gestandaardiseerd en robuust telemetriesignaal zal verzenden, zoals 4 - 20 mA, 0 - 10 V, of digitale communicatieprotocollen.

Voordelen van thermokoppels:

lage kosten en betrouwbaar
verschillende versies voor verschillende temperatuurbereiken
ondersteunen hogere temperaturen vergeleken met RTD's
snellere responstijd vergeleken met RTD's
kunnen worden aangesloten op een temperatuur transmitter

Beperkingen van thermokoppels:

niet-lineair signaal
laagspanningssignaal gevoelig voor elektrische ruis
vereisen speciale bekabeling
nauwkeurigheid kan na verloop van tijd afwijken, dit vereist dan herkalibratie

Terug naar het overzicht

Weerstandsthermometerdetectoren

Weerstandsthermometerdetectoren, ook wel weerstandsthermometers of eenvoudig RTD's genoemd, zijn temperatuursensoren gemaakt van een metallisch materiaal waarvan de elektrische weerstand verandert op basis van de temperatuur. Met het verband tussen temperatuur en elektrische weerstand is het dan mogelijk de temperatuur te meten. Het meest gebruikelijke materiaal voor RTD's is platina, dat voorkomt in Pt100 en Pt1000 RTD's, die een goed gedefinieerde, stabiele, en lineaire weerstandswaarde leveren. Maar voor RTD's kunnen ook minder dure materialen worden gebruikt zoals koper en nikkel.

RTD's kunnen verschillen in constructie afhankelijk van de fabrikant en het model. De twee meest gebruikelijke designs zijn de draadgewonden RTD en de dunne-film RTD. Draadgewonden RTD's zijn nauwkeuriger en kunnen werken in een breder temperatuurbereik. Ze zijn echter duurder en minder bestand tegen mechanische spanning dan dunne-film RTD's. Dunne-film RTD's zijn ook meer compact en hebben een betere respons in de tip van de sensor.

Afbeelding 3 - Draadgewonden RTD (links);

RTD's zijn er met een 2, 3, of 4-draads configuratie. Wat er in RTD's wordt gemeten is de sensorweerstand. De kabelweerstand totaliseert samen met de sensorweerstand en kan een significante invloed hebben op de nauwkeurigheid, afhankelijk van de kabellengte. 3- en 4-draads RTD's worden ontworpen om te worden bedraad in een compenserend elektrisch circuit dat de kabelweerstand kan compenseren, waardoor de invloed ervan wordt verminderd, en de 4-draads versie zal de meest nauwkeurige van de RTD's zijn. In elk geval wordt aanbevolen om een temperatuur transmitter te gebruiken vlakbij de sensor voor het aansluiten van sensoren over lange afstanden. Op die manier zal de elektrische weerstand van de bekabeling geen invloed hebben op de meetwaarde.

Lees meer over de weerstandsthermometers

Voordelen van RTD's:

nauwkeuriger vergeleken met thermokoppels
meer lineair en stabiel vergeleken met thermokoppels
kunnen worden aangesloten op een temperatuur transmitter
hebben geen speciale bekabeling nodig

Beperkingen van RTD's:

duurder vergeleken met thermokoppels
meestal ontworpen voor temperaturen onder de 600 °C
de kabelweerstand kan de meetwaarde beïnvloeden

Dompelhulzen

Dompelhulzen worden gebruikt voor het beschermen van de temperatuursensor tegen slijtage, corrosie, trillingen en mechanische schokken. De dompelhuls is eigenlijk een koker, met één gesloten einde, en werkt als een mantel voor de temperatuursonde. Naast bescherming van de temperatuursensor kan de sensor ook worden verwijderd of vervangen zonder het proces te stoppen.

Bij het kiezen van een dompelhuls is het belangrijk een paar aspecten te overwegen, zoals de inwendige en uitwendige diameter, lengte, materiaal, procesaansluiting en ontwerp, die compatibel moeten zijn met de sensor die zal worden ingestoken.

Bekijk de dompelhulzen

Afbeelding 4 - Temperatuursonde en dompelhuls

Voordelen van dompelhulzen:

bieden de sensor mechanische bescherming
sensors kunnen worden verwijderd of vervangen zonder het proces te stoppen

Beperkingen van dompelhulzen:

verhogen de sensorresponstijd
verhogen het drukverlies door de grotere footprint

Temperatuur transmitters

Afbeelding 5 - Koptransmitter (links), Din-rail-transmitter (rechts)

Temperatuur transmitters worden gebruikt voor het verzenden van het meetsignaal over lange afstanden via een gestandaardiseerd telemetriesignaal zoals 4 - 20 mA of digitale communicatieprotocollen, die bijzonder robuust zijn en bestand zijn tegen elektrische ruis. Compacte thermometers kunnen een geïntegreerde temperatuur transmitter hebben, maar een enkele sensor kan worden aangesloten op een Din-rail en koptransmitters, die compatibel zijn met de meeste thermokoppels en soorten RTD's.

Bij sommige modellen temperatuur transmitters is er ook een mogelijkheid voor parametrisatie, kalibratie, geïntegreerde diagnose en andere functionaliteit.

Ontdek de Din-rail en de koptransmitters

Voordelen van temperatuur transmitters:

robuust industrieel telemetriesignaal voor lange afstanden
biedt mogelijkheden voor parametrisatie, kalibratie en diagnose, afhankelijk van het model
compatibel met een breed scala aan temperatuursensoren

Beperkingen van temperatuur transmitters:

bijkomende kosten

Terug naar het overzicht

Hoe kiest u een industrieel temperatuurmeetapparaat?

Vele factoren kunnen invloed hebben op het kiezen van een temperatuursensor, en wegens alle technisch aspecten waarmee rekening moet worden gehouden kan het maken van de juiste keuze uitdagend en tijdrovend zijn. Het beantwoorden van enkele richtinggevende vragen biedt een beter idee voor de juiste keuze.

1) Wat is de toepassing?	Het is belangrijk om te begrijpen wat de toepassing is, bijv. of het gaat om het meten van temperaturen van vloeistoffen en gassen, opgesloten in een pijp of tank, de omgevingstemperatuur in een ruimte, of zelfs de temperatuur van een oppervlak. Elke sensor is ontworpen voor een specifieke taak en werkt mogelijk niet goed als deze niet past bij het doel. Daarom het is belangrijk om te controleren of de sensor is ontworpen voor de toepassing.
2) Welk temperatuurbereik is noodzakelijk?	Elke temperatuursensor is ontworpen om te werken binnen een temperatuurbereik. Bij toepassing buiten de bereikgrenzen kunnen er onnauwkeurigheden, storingen en zelfs beschadigingen van het sensorelement optreden.
3) Wat is de benodigde nauwkeurigheid en responstijd?	Bij temperatuursensoren zijn er verschillende klasses van nauwkeurigheid en responstijden. Daarom is het belangrijk om te controleren of de gekozen sensor voldoet aan de procesvereisten.
4) Wat zijn de installatiecondities?	Temperatuursondes kunnen een verschillende insteeklengte, sondediameter en procesaansluitingen hebben. Om die reden moet er gecontroleerd worden of de gekozen sensor maten en aansluitingen heeft die compatibel zijn met de plaats van installatie.

Hebt u meer informatie over temperatuurmeters nodig?

Hebt u hulp nodig bij het kiezen van een temperatuurmeter? Met de hulp van ons technische team zult u het geschikte product voor uw toepassingen vinden:

Schrijf een e-mail naar onze gekwalificeerde technici

Bel met het technische team

Maak kennis met onze hoge kwaliteit temperatuur transmitters:

Ga naar de temperatuur- en vochtigheidsmeetcategorie

Terug naar het overzicht

Principes van temperatuurmeettechniek

Waarom is temperatuurmeettechniek belangrijk?

Hoe meet u temperatuur bij industriële toepassingen?

Bimetalen thermometers

Voordelen van bimetaal thermometers:

Beperkingen van bimetaal thermometers:

Thermokoppels

Voordelen van thermokoppels:

Beperkingen van thermokoppels:

Weerstandsthermometerdetectoren

Voordelen van RTD's:

Beperkingen van RTD's:

Dompelhulzen

Voordelen van dompelhulzen:

Beperkingen van dompelhulzen:

Temperatuur transmitters

Voordelen van temperatuur transmitters:

Beperkingen van temperatuur transmitters:

Hoe kiest u een industrieel temperatuurmeetapparaat?

1) Wat is de toepassing?

2) Welk temperatuurbereik is noodzakelijk?

3) Wat is de benodigde nauwkeurigheid en responstijd?

4) Wat zijn de installatiecondities?

Hebt u meer informatie over temperatuurmeters nodig?