Advies
Temperatuurmeting is een essentieel onderdeel van de meeste industriële processen. Dit gebeurt gewoonlijk met een temperatuurmeter dat de analoge signalen van een temperatuursensor omzet in digitale waarden, deze op een display weergeeft, opslaat en beschikbaar maakt voor verdere verwerking.
Hoe deze vaak onmisbare apparaten werken, welke types er zijn en waar u op moet letten bij de aanschaf ervan, leest u op onze pagina.
Naast eenvoudige mechanische thermometers zoals vloeistof-, bimetaal- of drukthermometers, die de fysische eigenschappen van een vast, vloeibaar of gasvormig medium gebruiken om de temperatuur rechtstreeks aan te geven, worden in de commerciële sector vooral digitale meters aangetroffen.
Ze werken allemaal elektrisch en zijn een combinatie van een temperatuursensor en een elektronisch circuit. Afgezien van enkele uitzonderingen voor permanente installatie zijn het mobiele, op batterijen werkende handapparaten, vaak met vervangbare temperatuursensoren. Verdere apparatuur omvat in het algemeen een display, diverse bedieningstoetsen, een intern geheugen voor meetwaarden en interfaces voor gegevensoverdracht.
Een belangrijke factor voor de temperatuurmeting met deze apparaten is het type sensor, die elk volgens een ander principe werkt. Er zijn thermokoppels, weerstandstemperatuursensoren en contactloze temperatuursensoren die reageren op infraroodstraling.
Thermokoppels
Een thermokoppel bestaat uit twee ongelijksoortige metalen die aan één uiteinde met elkaar zijn verbonden en een spanning in het millivoltgebied opwekken wanneer de temperatuur verandert. Dit verschijnsel staat bekend als het Seebeck-effect. Het knooppunt van de twee metalen, het meetpunt genoemd, wordt verbonden met verlengdraden.
Deze sondes kunnen worden gemaakt van verschillende combinaties van materialen. De prestaties worden in het algemeen bepaald door de combinatie van elementen met platina. Zo is chroom constantaan samen met platina uitstekend geschikt voor het meten van temperaturen tot ongeveer 1000 graden Celsius. Een platina-wolfraam-rhenium combinatie wordt gebruikt voor temperaturen tot 2700 graden Celsius. Enkele platinacombinaties voor speciale toepassingen zijn chromel-wit goud, molybdeen-wolfraam, wolfraam-iridium en iridium-rhodium. De meeste van deze elementtypes staan bekend onder één letter, waarvan de meest voorkomende J, K, T en E zijn.
Weerstandstemperatuursensor
Een verandering in temperatuur veroorzaakt een verandering in de elektrische weerstand van deze sensoren. De verandering wordt gemeten om de temperatuursverandering af te leiden. Twee soorten van deze sensoren zijn gebruikelijk voor meetinstrumenten, namelijk zuivere weerstandstemperatuursensoren, afkorting RTD, en thermistors.
Een RTD is in feite ofwel een lange metalen draad met een kleine diameter die in een spoel is gewikkeld, ofwel een geëtst rooster op een substraat, vergelijkbaar met een spanningsmeter. Platina is ook hier het meest gebruikte metaal. De sensoren werken volgens het principe dat de elektrische weerstand van een metaal voorspelbaar verandert met de temperatuur op een in wezen lineaire en herhaalbare wijze. RTD's hebben een positieve temperatuurcoëfficiënt, de weerstand neemt toe met de temperatuur.
Thermistors zijn temperatuurgevoelige halfgeleiders die een grote verandering in weerstand vertonen over een relatief klein temperatuurbereik. Er zijn twee hoofdtypen: die met een positieve temperatuurcoëfficiënt, afgekort PTC, en die met een negatieve temperatuurcoëfficiënt, afgekort NTC. Bij NTC-thermistoren neemt de weerstand af naarmate de temperatuur stijgt. Zij worden meestal gebruikt voor temperatuurmeting.
Thermistors kunnen in vergelijking met RTD's niet worden gebruikt om hoge temperaturen te meten. In feite is de maximale bedrijfstemperatuur soms slechts 100 of 200 graden Celsius.
Infrarood temperatuursensor
Deze temperatuursensoren zijn ook bekend als pyrometers, IR-thermometers of contactloze temperatuursensoren. Contactloze temperatuurmeting is voordelig wanneer contactmethoden onmogelijk of onpraktisch zijn, bijvoorbeeld wanneer het te meten voorwerp ontoegankelijk is of zo heet dat een contactsonde van een temperatuurmeter beschadigd zou kunnen worden.
Infrarood-temperatuursensoren maken gebruik van het principe dat elk voorwerp een hoeveelheid energie uitzendt die afhangt van zijn temperatuur.
Het berekenen van de temperatuur van een voorwerp uit de gemeten stralingsenergie lijkt eenvoudig. De hoeveelheid door een voorwerp uitgestraalde energie is echter niet alleen een functie van de temperatuur.
De andere variabele, naast de temperatuur, is de emissiviteit. Bij gebruik van een infraroodthermometer is het belangrijk te weten dat de emissiviteit, die meestal instelbaar is, een correctiefactor is, groter dan 0 maar kleiner dan 1. Hierdoor kan de infraroodtemperatuurmeter de juiste oppervlaktetemperatuur bepalen.
De keuze van een geschikt temperatuurmeetinstrument hangt enerzijds af van de te meten temperatuurbereiken - en dus ook van het type sonde - en anderzijds van de beschikbare functies van het meetinstrument.
Allereerst is het belangrijk te weten of het meetapparaat is ingesteld op het verwisselen van de sensor. Sommige apparaten, vaak uit de lagere prijsklassen, hebben slechts één permanent geïntegreerde sensor. Andere modellen voor het gebruik van externe sensoren zijn op hun beurt alleen ontworpen voor het gebruik van verwisselbare thermokoppelsensoren, bijvoorbeeld van het K-type.
Ongeacht de opslagmogelijkheden moet het temperatuurmeetinstrument ook de zogenaamde hold-functie hebben: Door op de thermometertoets "Hold" te drukken, kan de gemeten waarde als het ware worden bevroren op het display, en weer worden vrijgegeven door er nogmaals op te drukken. Ondersteuning voor SD-kaarten voor het opslaan van de meetwaarden en draadloze of bekabelde interfaces voor gegevensoverdracht naar smartphones, tablets of pc's zijn ook een voordeel.
Indien het temperatuurmeetinstrument in een stoffige omgeving moet werken, is een hoge IP-klasse noodzakelijk, bijvoorbeeld IP50. Voor wettelijk relevante metingen worden kalibraties door DakkS-geaccrediteerde laboratoria, volgens ISO of volgens een gecertificeerde fabrieksnorm aanbevolen.
Even belangrijk voor professioneel gebruikte temperatuurmeetapparatuur zijn de nauwkeurigheid van de meting, de resolutie en - voor transmitters - het aantal gekalibreerde waarden.
Met welke thermometer kan de temperatuur van vloeistoffen worden gemeten?
In principe zijn alle contactsensoren hiervoor geschikt, het hangt alleen af van de dichtheid van het sensorelement. Sensoren met PTC-technologie, d.w.z. PTC-thermistors, zijn echter bijzonder populair, met name de platinaweerstandssensoren in de categorieën Pt100 en Pt1000. Voor het testen van temperaturen in de levensmiddelensector, bijvoorbeeld van frituurolie, moeten speciale normen in acht worden genomen, met name de HACCP-norm. Het garandeert de voedselveiligheid van keukenapparatuur en -gerei.
Wat zijn de typische toepassingen van temperatuurmeters?
Naast directe meting en aflezing analoog aan een normale thermometer kunnen hoogwaardige meetapparaten ook worden aangesloten op een procesbesturingssysteem. Hier dienen ze als zender en sturen ze waarden rechtstreeks naar de centrale. Voor permanente metingen kunnen bepaalde meettoestellen ook als dataloggers worden gebruikt. Dit is een elektronisch apparaat dat via externe sensoren gegevens in de tijd of met betrekking tot de locatie registreert. Sommige dataloggers worden aangesloten op een PC en gebruiken software om de verzamelde gegevens weer te geven en te analyseren.