Kao dobavljač RTD (Resistance Temperature Detector) sondi, imao sam bezbroj razgovora sa kupcima o različitim aspektima ovih odličnih uređaja za senzore temperature. Jedna tema koja se često pojavljuje je efekat samozagrevanja RTD sonde. Pogledajmo šta je to, zašto je važno i kako se možemo nositi s tim.
Šta je zapravo efekat samozagrevanja?
Efekat samozagrevanja u RTD sondi nastaje kada struja teče kroz otporni element RTD-a. Kao što znamo iz osnovne fizike, kad god električna struja prođe kroz otpornik, električna energija se pretvara u toplotnu energiju prema Jouleovom zakonu, (P = I^{2}R), gdje je (P) snaga koja se raspršuje, (I) je struja, a (R) je otpor elementa.
U RTD-u, otporni element, obično napravljen od materijala kao što je platina (često uPt100 površinski RTD), dizajniran je da mijenja svoj otpor s temperaturom. Ali kada se struja primjenjuje za mjerenje ovog otpora, toplina koju stvara struja može zapravo povećati temperaturu samog RTD-a, uzrokujući razliku između izmjerene temperature i stvarne temperature okoline koja se osjeti.
Na primjer, zamislite da pokušavate izmjeriti temperaturu osjetljive kemijske otopine u laboratoriju. Ako je efekat samozagrevanja vaše RTD sonde značajan, očitanje koje dobijete može biti veće od stvarne temperature rastvora. To može dovesti do netočnih eksperimentalnih rezultata i potencijalno utjecati na ishod vašeg istraživanja.
Zašto je to veliki posao?
Efekat samozagrevanja može imati prilično veliki uticaj na tačnost merenja temperature. U industrijama u kojima je precizna kontrola temperature ključna, kao što su prerada hrane, farmaceutski proizvodi i vazduhoplovstvo, čak i mala greška u mjerenju temperature može dovesti do velikih problema.
U preradi hrane, na primjer, održavanje ispravne temperature tokom kuhanja ili skladištenja je bitno kako bi se osigurala sigurnost hrane. Ako se RTD sonda s velikim efektom samozagrijavanja koristi za praćenje temperature, hrana može biti previše ili nedovoljno kuhana, što dovodi do kvarenja ili potencijalnog rizika po zdravlje potrošača.
U vazduhoplovnoj industriji, gde komponente moraju da rade u veoma specifičnim temperaturnim rasponima, netačna merenja temperature zbog samozagrevanja mogu izazvati kvarove u kritičnim sistemima, što je očigledno veliki bezbednosni problem.
Faktori koji utiču na efekat samozagrevanja
Nekoliko faktora može uticati na stepen efekta samozagrevanja u RTD sondi.
Trenutni nivo
Najočigledniji faktor je struja koja teče kroz RTD. Prema Jouleovom zakonu, snaga koja se rasipa (a time i generirana toplina) je direktno proporcionalna kvadratu struje. Dakle, malo povećanje struje može dovesti do značajnog povećanja samozagrijavanja. Zato je važno koristiti najnižu moguću struju za mjerenje otpora RTD-a, a da pritom i dalje osiguravate precizno mjerenje.
Thermal Resistance
Toplotni otpor između RTD elementa i njegove okoline također igra ulogu. Ako je RTD slabo termički spojen sa okolinom, toplina stvorena samozagrijavanjem se teže raspršuje. Na primjer, ako je RTD ugrađen u kućište sa debelim zidovima sa lošim karakteristikama prijenosa topline, efekat samozagrijavanja će biti izraženiji.
Otpor RTD elementa
RTD elementi veće otpornosti, poput onih uRTD PT200 sonda, će rasipati više snage i generisati više toplote za datu struju u poređenju sa elementima nižeg otpora. Dakle, kada birate RTD, morate uzeti u obzir kompromis između osjetljivosti (koja je povezana s otporom) i potencijala za samozagrijavanje.
Mjerenje i minimiziranje efekta samozagrijavanja
Važno je biti u mogućnosti izmjeriti efekat samozagrijavanja kako biste mogli odrediti njegov utjecaj na mjerenja temperature. Jedan uobičajeni način da se to učini je korištenje metode koja se zove "mjerenje dvostruke struje". Mjerite otpor RTD-a na dva različita nivoa struje, a zatim izračunavate temperaturnu razliku uzrokovanu samozagrijavanjem.
Da biste smanjili učinak samozagrijavanja, evo nekoliko strategija:
Koristite tehnike mjerenja niske struje
Kao što je ranije spomenuto, korištenje najniže moguće struje za mjerenje otpora može značajno smanjiti samozagrijavanje. Moderna instrumentacija je dizajnirana da može precizno izmjeriti otpor čak i pri vrlo malim strujama.
Poboljšajte termičku spregu
Osiguravanje dobrog termičkog kontakta između RTD-a i objekta čija se temperatura mjeri može pomoći u rasipanju topline stvorene samozagrijavanjem. To se može postići korištenjem toplinski provodljivih materijala, pravilnim tehnikama montaže i dizajnom hladnjaka.
Odaberite pravi RTD
Odabir RTD-a s odgovarajućom vrijednošću otpora i dizajnom za vašu specifičnu primjenu može pomoći u balansiranju osjetljivosti i samozagrijavanja. Nudimo širok spektar RTD sondi, uključujući3D štampač RTD, koji su pažljivo konstruisani da minimiziraju samozagrevanje dok obezbeđuju precizna merenja temperature.
Zaključak
Efekat samozagrevanja RTD sonde je važan faktor koji treba uzeti u obzir kada koristite ove temperaturne senzore. Razumijevanje šta je to, zašto je važno i kako se nositi s tim je ključno za dobijanje preciznih mjerenja temperature u različitim primjenama.
Kao dobavljač visokokvalitetnih RTD sondi, posvećeni smo pružanju proizvoda koji minimiziraju učinak samozagrijavanja i osiguravaju najbolje moguće performanse za vaše potrebe senzora temperature. Ako ste na tržištu za RTD sonde i želite da saznate više o tome kako vam možemo pomoći da postignete tačna mjerenja temperature, ne ustručavajte se kontaktirati nas. Tu smo da odgovorimo na vaša pitanja i radimo s vama na pronalaženju savršenog rješenja za vašu aplikaciju.
Reference
- Dally, JW, Riley, WF, & McConnell, KG (1993). Instrumentacija za inženjerska mjerenja. Wiley.
- Fox, RW, Pritchard, PJ, & McDonald, AT (2016). Uvod u mehaniku fluida. Wiley.
