Aké faktory je potrebné zvážiť pri výbere metódy merania teploty a nástrojov
O úspešnom riešení riadenia teplotného procesu na akomkoľvek konkrétnom objekte často rozhoduje správny výber meracej metódy a meracieho zariadenia. Úloha výberu metódy a meracieho zariadenia je pomerne náročná, pretože treba hľadať optimálne riešenie s prihliadnutím na mnohé, často protichodné faktory.
Často sa vyskytujú prípady, keď sa tento problém nedá úspešne vyriešiť a požadované hodnoty teploty je potrebné zistiť nepriamo pomocou výsledkov meraní iných fyzikálnych parametrov objektu, ktoré s teplotou prirodzene súvisia. Hlavné faktory, ktoré určujú výber metódy merania, sú stručne opísané nižšie.
Rozsah meraných teplôt
Tento faktor je kritický. Hoci je známych veľa metód na meranie v rozsahu zvýšených teplôt, s meraním meranej teploty sa počet takýchto metód čoraz viac obmedzuje.
Pozri:Metódy a prístroje na meranie teploty
Dynamika výskumného procesu
Pri štúdiu premenlivých a najmä krátkodobých tepelných procesov je tepelná zotrvačnosť tepelných detektorov často výrazným obmedzením použiteľnosti kontaktných metód merania teplôt. Ťažkosti vznikajúce v tejto súvislosti je možné v mnohých prípadoch prekonať zavedením korekcií vypočítaných vhodnými metódami alebo použitím špeciálnych korekčných zariadení.
Ak je však zmena teploty skúmaného objektu sprevádzaná zmenou podmienok prenosu tepla, potom prítomnosť tepelnej zotrvačnosti tepelného detektora povedie nielen k oneskoreniu údajov zariadenia, ale aj k skresleniu tvaru zaznamenanej krivky zmeny teploty.
V zariadeniach založených na použití bezkontaktných metód merania teploty možno použiť prijímače s veľmi krátkou časovou konštantou, čím sa výrazne rozšíri dynamický rozsah meraní. Limitujúcim faktorom sa v tomto prípade stávajú dynamické charakteristiky použitého záznamového zariadenia.
Presnosť meraní
Požiadavky na presnosť merania teploty zvolenými metódami zodpovedajú dovolenej chybe merania tohto parametra stanovenej týmto technologickým postupom.
S prihliadnutím na osobitosti meraní teploty treba mať na pamäti, že prípustná chyba pri prístrojovom meraní zvolenou súpravou (tepelný detektor s meracím zariadením) by sa nemala rovnať dovolenej chybe merania teploty, ale v niektorých prípadoch je to veľmi menej.
Potrebná rezerva presnosti meracej zostavy by mala byť vyhradená pre očakávanú nestabilitu charakteristík tepelného detektora, s ktorou sa často stretávame pri meraní vysokých teplôt, ako aj pre očakávané hodnoty náhodnej zložky metodiky a náhodného zložka dynamických chýb pre dané podmienky merania.
Pri určovaní požadovanej triedy presnosti použitého meracieho alebo záznamového prístroja treba brať do úvahy, že trieda presnosti charakterizuje prípustnú základnú chybu prístroja, vyjadrenú v percentách z celého rozsahu stupnice prístroja. prípustná chyba bude rovnaká v ktoromkoľvek bode stupnice.
Preto môže mať zariadenie takú hodnotu základnej chyby v ktoromkoľvek bode svojej stupnice. Preto bude relatívna hodnota tejto chyby vzťahujúcej sa k samotnej nameranej hodnote tým väčšia, čím je hodnota nameranej hodnoty bližšie k začiatku stupnice.
Vysvetlime si to na príklade. V meracom zariadení triedy 0,5 so stupnicou 500 — 1500 °C je absolútna hodnota dovolenej chyby 5 stupňov v každom bode stupnice. Hodnota základnej chyby pre toto zariadenie môže dosiahnuť prijateľnú hodnotu.
Jeho relatívna hodnota sa v tomto prípade môže meniť od 5/1500 (0,3 %) na konci stupnice do 5/500 (1 %) na začiatku stupnice. Preto je vhodné zvoliť merací prístroj s takým rozsahom zmien stupnice, aby sa očakávané hodnoty nameranej hodnoty zmestili do poslednej tretiny stupnice.
Ak sa výpočet relatívnych chýb vykonáva s ohľadom na teplotu, potom sa odporúča, aby sa vykonal s ohľadom na absolútnu hodnotu teploty, ale iba na teplotný interval pokrývajúci uvažovaný proces..
V skutočnosti, v závislosti od stupnice (stupne Kelvina alebo Celzia), v ktorej je daná hodnota teploty vyjadrená, bude mať relatívna chyba merania inú hodnotu, ktorú nemožno považovať za prijateľnú.
Meranie citlivosti prístroja
Pri výbere meracieho zariadenia je potrebné dbať na to, aby jeho citlivosť zodpovedala požadovanej presnosti merania a poskytovala potrebné časové rozlíšenie výsledkov štúdia premenného procesu.
Mylný je názor, že najcitlivejšie meracie zariadenie môže poskytnúť najvyššiu presnosť merania, ktorá sa často ani nevyžaduje na štúdium tohto procesu. Použitie zariadenia s nadmerne vysokou citlivosťou môže vytvoriť falošný dojem o dynamike študovaného procesu.
Takéto zariadenie môže byť za týchto prevádzkových podmienok rozmarné a jeho hodnoty budú ovplyvnené množstvom vedľajších faktorov (fúkanie vetra v miestnosti, vibrácie), čo vytvára zvýšenú odchýlku odčítania, ktorá nie je charakteristická pre tento jav.
Na druhej strane použitie prístroja s veľmi nízkou citlivosťou neumožní pozorovať malé, ale charakteristické výkyvy tohto procesu, v dôsledku čoho môže vzniknúť mylný dojem o vysokej teplotnej stabilite tohto procesu.
Chemické interakcie
Pri rozhodovaní o možnosti použitia tohto prístroja na meranie vysokých teplôt kvapalného alebo plynného média je často rozhodujúca miera interakcie na jednej strane média a materiálov tepelného detektora do neho vloženého a na druhej strane interakcia jednotlivých častí samotného tepelného detektora.
Do tejto skupiny javov patrí aj katalytický efekt, ktorý sa vyskytuje na povrchu kovov platinovej skupiny v zmesiach vykurovacích plynov. Ako chemicky inertné látky voči zmesiam horľavých plynov, platina a paládium urýchľujú reakciu zložiek zmesi s intenzívnym uvoľňovaním tepla na povrchu katalyzátora a jeho zahrievaním.
Preto hodnoty tepelných detektorov s platinovými alebo paládiovými časťami v priamom kontakte s horľavými zmesami necharakterizujú rovnovážnu teplotu medzi tepelným detektorom a prostredím, ale výrazne vyššiu teplotu spôsobenú katalytickým ohrevom.
Pozri tiež:Výhody a nevýhody rôznych snímačov teploty