Temperaturmätare omvandlar temperatur till en avläsbar storhet på platsen där temperaturen mäts. Exempel på sådana mätare är glastermometrar och bimetalltermometrar.
Temperaturgivare omvandlar temperaturen till en signal som överförs till ett centralt övervakningsställe eller till en regulator. Exempel på sådana givare är termoelement och resistanstermometrar.
Det finns några olika mätprinciper för att kunna mäta på olika processmedier och temperaturområden. Man måste således utgå från processmediets egenskaper för att välja mätprincip. Vanligen anges temperaturen i grader Celsius (°C) men även grader Kelvin (°K) används i vissa sammanhang. °K anger den absoluta temperaturen som är 273.15 grader högre än °C.
|
Mätprincip
|
Temperatur-område
|
För/nackdelar
|
Anmärkning
|
|
Glastermometer
|
-30 – 200 °C
|
Relativt ömtålig.
|
Hela vätskepelaren påverkas av temperaturen.
|
|
Expansionstermometer
|
-200 – 750 °C
|
Relativt oöm. Lång kapilärledning.
|
Används normalt inte i industrin.
|
|
Bimetalltermometer
|
-50 – 600 °C
|
Oömma.
Med temperaturområde upp till 120 °C tål de 100% övertemperatur
|
Med temperaturområde upp till 400 °C tål de 10% övertemperatur
|
|
Färgomslag
|
45 – 1400 °C
|
Engångsartikel
|
Visar endast temperaturomslag.
|
|
Termoelement
|
-185 – 1700 °C
|
Klarar höga temperaturer.
Komplicerad omvandling.
|
Kräver speciell kopplingskabel.
|
|
Resistanstermometer
|
-250 – 850 °C
|
Enkel omvandling.
|
|
|
Termistor
|
|
Stor temperaturändring/grad.
Billig.
|
Resistansen minskar när temperaturen ökar.
|
Det viktigaste att komma ihåg vid temperaturmätning är att all mätning bygger på värmeöverföring. Detta innebär att om en temperaturgivare sticker ut utanför t ex en tank där temperaturen ska mätas så påverkas den starkt av omgivningstemperaturen.
Termoelement och resistanstermometrar placeras alltid i ett skyddsrör. Skyddsrörets längd innanför och utanför fästpunkten är mycket viktig, se figur. Längden innanför (l2) ska vara så lång att spetsen kommer in dit temperaturen ska mätas. Längden utanför (l1) ska vara anpassad till eventuell isolering och temperatur på kopplingshuvudet.
Termoelement
Termoelement består av två metalltrådar av olika material som är sammanfogade till en sluten krets. Vid sammanfogningspunkterna bildas en emk som är beroende av temperaturen, emk:n som mäts är temperaturskillnaden mellan sammanfogningspunkterna som sedan omvandlas till en temperatur. Temperaturen för båda sammanfogningspunkterna påverkar resultatet.
Termoelement finns i ett antal olika typer som fått bokstavsbetäckningar och som betecknar olika materialkombinationer. Enligt standarden IEC 60584 finns termoelement i följande olika typer E, J (järn-konstantan), K(chromel-alumel), N(NiCrSi-NiSi), T(koppar-konstantan), R(platina 13% rhodium-platina), S(platina 10% rhodium-platina), B(platina 30% rhodium-platina 6% rhodium). Vanligast är typerna K och N följda av ädelmetalltermoelementen S, R och B. Termoelement E, J och T ersätts ofta idag av typerna K/N och Pt100-givare. Termoelementen (K/N) är i form av metallmantlad kabel synnerligen robusta och beroende på dimensioner och önskad driftstid kan de användas upp till 1000 - 1200 °C.
De olika typerna av termoelement är lämpliga för olika temperaturområden.
|
Typ
|
Temperaturområde
|
Atmosfär
|
Anmärkning
|
|
T
Koppar-
Konstantan
|
-200 - 370°C
|
Bra för låga temperaturer.
Skyddsrör över 240°C.
|
Vanlig användning under 0°C. Mycket god repeterbarhet. Korrosionstålig.
|
|
J
Järn-
Kontantan
|
-200 - 760°C
|
Ej oxiderande miljö eller syror.
|
Heltätande skyddsrör i oxiderande miljö.
|
|
E
Chromel-
Konstantan
|
-200 - 900°C
|
Bra i oxiderande atmosfär.
|
|
|
K
Chromel-
Alumel
|
-200 - 1260°C
|
Bra i oxiderande atmosfär. Ej lämplig
i reducerande, t ex svavel, cyanid, kol och väte.
|
Ventilerat skyddsrör. Får ej utsättas för temperatur över 870°C om det ska mäta noggrant under 540°C.
|
|
N
NiCrSi-
NiSi
|
-200 - 1300°C
|
Som typ K, men bättre över 200 °C.
|
|
|
S, R
Platina-
Rhodium/platina
|
0 - 1480°C
|
Keramiskt skyddsrör i alla atmosfärer.
|
Påverkas negativt av fritt väte.
|
|
B
Platina-
Rhodium/platina/Rhodium
|
0 - 1700°C
|
Keramiskt skyddsrör i alla atmosfärer.
|
Påverkas negativt av fritt väte.
|
Resistanstermometrar
I resistanstermometrar mäts resistansen som är temperaturberoende. Den vanligaste resistanstermometern är Pt100. Där Pt är den kemiska betäckningen för platina. Givarelementet består av ett platinableck som har den nominella resistansen 100Ω vid 0°C. Det finns även andra resistanstermometrar som t ex Ni500 (Nickel givare med nominella resistansen 500Ω).
Pt100 är mekaniskt ömtåligare än termoelement. Vid miljöer med mycket vibration bör Pt100-givare generellt undvikas. Pt100-givare är dock väsentligt stabilare och därmed betydligt noggrannare än termoelement inom sitt temperaturområde.
Vid industriell mätning kan man välja mellan 3- och 4-ledarkoppling.
Det vanligaste är att signalen från temperaturgivaren omvandlas till 4-20 mA för att sedan distribueras vidare. Omvandlaren kan sitta direkt i givarens kopplingshuvud eller i ett skåp. Om det är ett termoelement måste kabeln mellan givaren och omvandlaren vara en s k kompensationsledning som är vald efter termoelementets typ.