Welche Faktoren sollten bei der Auswahl einer Temperaturmessmethode und -instrumente berücksichtigt werden?

Die erfolgreiche Lösung der Regelung des Temperaturprozesses an einem bestimmten Objekt hängt oft von der richtigen Wahl der Messmethode und des Messgeräts ab. Die Auswahl einer Methode und eines Messgeräts ist recht schwierig, da unter Berücksichtigung zahlreicher, oft widersprüchlicher Faktoren eine optimale Lösung gesucht werden muss.

Es kommt häufig vor, dass dieses Problem nicht erfolgreich gelöst werden kann und die gewünschten Temperaturwerte indirekt anhand der Ergebnisse von Messungen anderer physikalischer Parameter des Objekts ermittelt werden müssen, die natürlich mit der Temperatur zusammenhängen. Die wichtigsten Faktoren, die die Wahl der Messmethode bestimmen, werden im Folgenden kurz beschrieben.

Gemessener Temperaturbereich

Dieser Faktor ist entscheidend. Obwohl viele Methoden für Messungen im erhöhten Temperaturbereich bekannt sind, wird die Anzahl solcher Methoden mit der Messung der gemessenen Temperatur immer begrenzter.

Sehen:Methoden und Instrumente zur Temperaturmessung

Dynamik des Forschungsprozesses

Bei der Untersuchung variabler und insbesondere kurzfristiger thermischer Prozesse stellt die thermische Trägheit thermischer Detektoren häufig eine erhebliche Einschränkung der Anwendbarkeit von Kontaktmethoden zur Temperaturmessung dar. Die hierbei auftretenden Schwierigkeiten können in vielen Fällen durch die Einführung von Korrekturen, die nach geeigneten Methoden berechnet werden, oder durch den Einsatz spezieller Korrekturgeräte überwunden werden.

Wenn jedoch die Änderung der Temperatur des untersuchten Objekts mit einer Änderung der Wärmeübertragungsbedingungen einhergeht, führt das Vorhandensein einer thermischen Trägheit des Wärmedetektors nicht nur zu einer Verzögerung der Messwerte des Geräts, sondern auch auch zu einer Verzerrung der Form der aufgezeichneten Temperaturänderungskurve.

In Geräten, die auf berührungslosen Temperaturmessmethoden basieren, können Empfänger mit sehr kurzer Zeitkonstante verwendet werden, wodurch der Dynamikbereich der Messungen deutlich erweitert wird. In diesem Fall werden die dynamischen Eigenschaften des verwendeten Aufnahmegeräts zum limitierenden Faktor.

Genauigkeit der Messungen

Die Anforderungen an die Genauigkeit der Temperaturmessung durch die gewählten Methoden entsprechen dem durch diesen technologischen Prozess festgelegten zulässigen Messfehler dieses Parameters.

Unter Berücksichtigung der Besonderheiten von Temperaturmessungen ist zu beachten, dass der zulässige Fehler bei der instrumentellen Messung mit dem gewählten Set (Thermodetektor mit Messgerät) nicht gleich dem zulässigen Fehler bei der Temperaturmessung sein sollte, in einigen Fällen jedoch es ist sehr wenig.

Der erforderliche Genauigkeitsspielraum des Messgeräts sollte für die erwartete Instabilität der Eigenschaften des thermischen Detektors reserviert werden, die häufig bei der Messung hoher Temperaturen auftritt, sowie für die erwarteten Werte der Zufallskomponente der Methodik und des Zufalls Komponente des dynamischen Fehlers für gegebene Messbedingungen.

Bei der Bestimmung der erforderlichen Genauigkeitsklasse des verwendeten Mess- oder Aufzeichnungsgeräts ist zu berücksichtigen, dass die Genauigkeitsklasse den zulässigen Grundfehler des Geräts charakterisiert, ausgedrückt in Prozent des gesamten Skalenbereichs des Geräts. Der absolute Wert von Der zulässige Fehler ist in jedem Punkt der Skala gleich.

Daher kann das Gerät an jedem Punkt seiner Skala einen solchen Grundfehlerwert haben. Daher ist der relative Wert dieses Fehlers bezogen auf den Messwert selbst umso größer, je näher der Wert des Messwerts am Skalenanfang liegt.

Lassen Sie uns dies anhand eines Beispiels erklären. Bei einem Messgerät der Klasse 0,5 mit einer Skala von 500 – 1500 °C beträgt der Absolutwert des zulässigen Fehlers an jedem Punkt der Skala 5 Grad. Der Basisfehlerwert für dieses Gerät kann einen akzeptablen Wert erreichen.

Sein relativer Wert kann in diesem Fall von 5/1500 (0,3 %) am Ende der Skala bis 5/500 (1 %) am Anfang der Skala variieren. Daher empfiehlt es sich, ein Messgerät mit einem solchen Skalenwechselbereich zu wählen, dass die erwarteten Werte des Messwertes in das letzte Drittel der Skala passen.

Erfolgt die Berechnung der relativen Fehler in Bezug auf die Temperatur, so empfiehlt es sich, diese nicht in Bezug auf den Absolutwert der Temperatur, sondern nur in Bezug auf das Temperaturintervall durchzuführen, das den betrachteten Prozess abdeckt..

Abhängig von der Skala (Grad Kelvin oder Celsius), in der ein bestimmter Temperaturwert ausgedrückt wird, wird der relative Fehler der Messung tatsächlich einen anderen Wert haben, der nicht als akzeptabel angesehen werden kann.

Messung der Instrumentenempfindlichkeit

Bei der Auswahl eines Messgerätes ist darauf zu achten, dass seine Empfindlichkeit der geforderten Messgenauigkeit entspricht und die erforderliche zeitliche Auflösung der Ergebnisse der Untersuchung des variablen Prozesses liefert.

Die Meinung, dass das empfindlichste Messgerät die höchste Messgenauigkeit liefern kann, ist falsch, was zur Untersuchung dieses Prozesses oft gar nicht erforderlich ist. Die Verwendung eines Geräts mit zu hoher Empfindlichkeit kann einen falschen Eindruck von der Dynamik des untersuchten Prozesses hervorrufen.

Ein solches Gerät kann unter diesen Betriebsbedingungen unbeständig sein und seine Messwerte werden durch eine Reihe von Nebenfaktoren (Wind im Raum, Vibrationen) beeinflusst, was zu einer erhöhten Schwankung der Messwerte führt, die für dieses Phänomen nicht charakteristisch ist.

Andererseits ermöglicht die Verwendung eines Geräts mit sehr geringer Empfindlichkeit die Beobachtung kleiner, aber charakteristischer Schwankungen dieses Prozesses nicht, wodurch ein falscher Eindruck einer hohen Temperaturstabilität dieses Prozesses entstehen kann.

Chemische Wechselwirkungen

Bei der Entscheidung über die Möglichkeit, dieses Gerät zur Messung hoher Temperaturen eines flüssigen oder gasförmigen Mediums einzusetzen, ist häufig der Grad der Wechselwirkung einerseits des Mediums und der darin eingebrachten Materialien des thermischen Detektors ausschlaggebend, und andererseits Auf der anderen Seite das Zusammenspiel einzelner Teile des Thermodetektors selbst.

Zu dieser Phänomengruppe gehört auch der katalytische Effekt, der an der Oberfläche von Platingruppenmetallen in Brenngasgemischen auftritt. Als chemisch inerte Substanzen gegenüber Mischungen brennbarer Gase beschleunigen Platin und Palladium die Reaktion der Komponenten der Mischung unter starker Wärmefreisetzung auf der Oberfläche des Katalysators und erhitzen diesen.

Daher charakterisieren die Messwerte von Thermodetektoren mit Platin- oder Palladiumteilen in direktem Kontakt mit brennbaren Gemischen nicht die zwischen dem Thermodetektor und der Umgebung eingestellte Gleichgewichtstemperatur, sondern eine deutlich höhere Temperatur, die durch katalytische Erwärmung verursacht wird.

Siehe auch:Vor- und Nachteile verschiedener Temperatursensoren