Termometr

Powszechnie mierzoną wielkością jest temperatura. Temperatura jest ważnym parametrem w wielu obszarach zapewniania jakości, analiz środowiskowych oraz badań i rozwoju. Do pomiaru temperatury potrzebny jest termometr. Rodzaj i konstrukcja zastosowanego termometru zależy od zastosowania.

Najpopularniejszym sposobem pomiaru temperatury powietrza jest termometr. Czujnik termometru znajduje się zwykle w górnej części urządzenia pomiarowego i jest dobrze wentylowany. Konstrukcja i położenie czujnika zapobiegają negatywnemu wpływowi temperatury ciała na wynik pomiaru termometru trzymanego w dłoni. Termometry do pomiaru temperatury powietrza dostępne są zarówno jako ręczne przyrządy pomiarowe, jak i jako termometry do stacjonarnego monitoringu. Te ostatnie są często wyposażone w rejestrator danych, dzięki czemu temperatura jest mierzona przez określony czas i przechowywana przez termometr w celu zapewnienia jakości.

Wiele termometrów mierzących temperaturę powietrza może również określać wilgotność. Umożliwia to termometrowi obliczanie punktu rosy i innych zmiennych pochodnych. Te właściwości sprawiają, że termometr do pomiaru temperatury powietrza jest ważnym przyrządem pomiarowym w życiu codziennym.

Drugim głównym obszarem są termometry do dokładnego określania temperatury medium. W takim przypadku termometr zwykle składa się z co najmniej 2 elementów: termometru/wyświetlacza i co najmniej jednego czujnika. W tej dziedzinie termometrów istnieją także inne rozróżnienia, które określają termometr w zależności od zastosowania jak np. konstrukcja czujnika. Istnieją różne czujniki z końcówką przekłuwającą, końcówką płytkową lub prostym drutowym czujnikiem temperatury. Ponadto wybór właściwego typu czujnika ma kluczowe znaczenie dla uzyskania najlepszego wyniku pomiaru. Termometry z platynowymi czujnikami temperatury (Pt100, Pt500 lub Pt1000) są często używane, gdy wymagany jest dokładny pomiar temperatury.

Termometry określające temperaturę za pomocą termopar (typu K, J, T...) stosuje się tam, gdzie pomiar musi być wykonany stosunkowo szybko. Oba termometry mają zalety i wady. Termometry z czujnikami rezystancyjnymi działają bardzo precyzyjnie, ale są też stosunkowo wolne. Termometry wykorzystujące termopary mierzą temperaturę bardzo szybko, ale są stosunkowo niedokładne. Również w tej dziedzinie dostępne są zarówno termometry przenośne, jak i stacjonarne.

Trzecie miejsce w dziedzinie termometrów to termometry, które mierzą temperaturę optycznie i bezdotykowo. Termometry te wykorzystują promieniowanie podczerwone, które każdy obiekt emituje proporcjonalnie do swojej temperatury. Termometr na podczerwień wykorzystuje współczynnik, tzw. emisyjność, do określania temperatury powierzchni różnych obiektów. Trudność związana z tą zasadą pomiaru, która często się pojawia, polega na tym, że na termometrze jest ustawiona niewłaściwa emisyjność, w wyniku czego mierzona jest niewłaściwa temperatura. Ponadto należy zauważyć, że na wynik pomiaru wpływają również odbicia. Termometry tego typu służą do szybkich pomiarów w wersji przenośnej. Na przykład termometry na podczerwień są stosowane w budownictwie, przemyśle itp. Istnieją również termometry na podczerwień do zastosowań stacjonarnych. Tutaj czujnik jest montowany na lub w maszynie za pomocą materiału montażowego. Zmierzona wartość jest następnie przekazywana do cyfrowego wyświetlacza, rejestratora danych lub PLC poprzez wyjście analogowe lub interfejsAls drittes in dem Bereich der Thermometer, sind Thermometer zu nennen, die optisch und berührungslos die Temperatur messen. Diese Thermometer bedienen sich der infraroten Strahlung, die jedes Objekt proportional zu seiner Temperatur ausstrahlt. Über einen Faktor, den sog. Emissionsgrad ermittelt das Infrarot-Thermometer die Oberflächentemperatur von verschiedenen Objekten. Als Schwierigkeit bei diesem Messprinzip taucht häufig auf, dass der falsche Emissionsgrad am Thermometer eingestellt wird, und so die falsche Temperatur gemessen wird. Darüber hinaus muss beachtet werden, dass auch Reflektionen das Messergebnis beeinflussen. Thermometer dieser Bauart werden für in der tragbaren Variante für schnelle Messungen verwendet. So werden IR-Thermometer in der Baubranche, in der Industrie usw. eingesetzt. Auch Infrarotthermometer gibt es für stationäre Anwendungen. Hier wird der Sensor mit Hilfe von Montagematerial an oder in einer Maschine montiert. Über einen Analogausgang oder einer Schnittstelle wird der Messwert dann an eine Digitalanzeige, Datenlogger oder SPS weitergeleitet.

To który termometr jest używany, zawsze zależy od zastosowania i specjalnych wymagań każdego zadania pomiarowego. Jeśli masz jakiekolwiek pytania lub potrzebujesz pomocy w znalezieniu odpowiedniego termometru, nasi technicy i inżynierowie chętnie Ci pomogą.

Oprócz pomiaru temperatury w pomieszczeniu wiele z tych termometrów ma również różne funkcje, takie jak pomiar wilgotności, ciśnienia powietrza i przepływu powietrza. Termometry tej formy mogą być stosowane w wielu miejscach, a dzięki wielu funkcjom są bardzo wszechstronne i przynoszą ogromne korzyści każdemu użytkownikowi. Asortyment termometrów obejmuje wiele grup docelowych w życiu codziennym i obejmuje zarówno firmy, szkoły, jak i prywatne gospodarstwa domowe, które mogą wykorzystywać nasze termometry do wielu różnych celów.

Termometry znajdują zastosowanie w wielu miejscach życia codziennego. Termometry są wykorzystywane w prognozowaniu pogody, termometry mierzą temperaturę żywności lub temperaturę ciała ludzi i zwierząt. Są to obszary zastosowań termometrów w sferze prywatnej, które każdy zna. Jednak termometry są również wykorzystywane w codziennym życiu handlowym, na przykład do określania jakości produkowanych towarów.

Ale co oznacza termometr? Słowo termometr składa się z dwóch części. Greckie słowa thermós i métron, które w języku angielskim oznaczają ciepło i miarę. Tak więc termometr jest miarą ciepła. Wszystkie termometry firmy PCE Instruments wykorzystują elektryczne metody pomiaru temperatury. Na przykład termometry do pomiaru temperatury powietrza wykorzystują czujniki rezystancyjne lub półprzewodnikowe. Termometry do pomiaru temperatury wewnętrznej cieczy lub ciał stałych wykorzystują termopary wykorzystujące efekt Seebecka do pomiaru temperatury. Rezystory zależne od temperatury (Pt100, Pt500, Pt1000, NTC lub PTC), które są używane w termometrach do precyzyjnego określania temperatury, są również szeroko stosowane do tego zadania pomiaru temperatury.

Obszary zastosowania termometrów z rejestratorami danych
W wielu zastosowaniach sensowne jest nie tylko wyznaczanie aktualnych wartości temperatur, ale także ich zapisywanie. Za pomocą danych temperatury automatycznie zapisywanych przez termometr z rejestratorem danych, krzywe temperatury mogą być łatwiej prezentowane graficznie i szczegółowo oceniane. Odpowiedni termometr z rejestratorem danych może służyć na przykład do dokumentowania temperatur, na jakie narażona była żywność, wrażliwe materiały lub urządzenia podczas transportu lub przechowywania. Czas i czas trwania nietypowych szczytów temperatury pozwalają wyciągnąć wnioski na temat możliwych przyczyn wahań temperatury. Jednak rejestrator danych temperatury może być również używany do sprawdzania urządzeń i systemów ogrzewania lub chłodzenia lub do sprawdzania jak bardzo wzrasta temperatura maszyn lub systemów podczas pracy. Za pomocą danych zapisanych przez termometr rejestratora danych można również określić, czy temperatury generowane w pojemniku chłodzącym, inkubatorze, szklarni lub w systemie suszenia mieszczą się w określonych wartościach granicznych przez cały okres obserwacji.

Termometry z rejestratorami danych nadają się zatem między innymi do

- monitorowania temperatury podczas przechowywania, transportu i obróbki materiałów lub produktów wrażliwych na temperaturę
- dokumentowania procesów zależnych od temperatury
- rejestrowania temperatury podczas opracowywania i optymalizacji procesów
- gromadzenia danych do oceny mróz, ciepło i inne uszkodzenia związane z temperaturą

Kryteria doboru rejestratorów danych -Termometr
W zależności od zastosowania różne kryteria mają mniejsze lub większe znaczenie przy wyborze modelu urządzenia. W każdym przypadku zakres pomiarowy i dokładność pomiaru termometru rejestratora danych muszą odpowiadać wymaganiom danego zadania. Samowystarczalne termometry z rejestratorem danych o długim minimalnym czasie pracy są zwykle wymagane do dokumentowania temperatur podczas dłuższych transportów lub w trudno dostępnych miejscach na zewnątrz. Ich minimalny czas pracy jest ograniczony z jednej strony żywotnością baterii, a z drugiej dostępną pojemnością pamięci.

W przypadku innych zastosowań korzystne jest, jeśli aktualne dane pomiarowe można również odczytać bezpośrednio lub jeśli termometr rejestratora danych sygnalizuje przekroczenie ustawionych wartości granicznych optycznie lub akustycznie. Niektóre termometry z rejestratorami danych mogą również przesyłać zmierzone wartości do komputera lub sieci na większe odległości, dzięki czemu dane są szybko dostępne do podjęcia decyzji lub oceny. Dla wielu modeli urządzeń dostępne jest oprogramowanie komputerowe lub aplikacje, które upraszczają wyświetlanie, ocenę i dokumentację zmierzonych temperatur. Często termometry rejestratorów danych można również wygodnie skonfigurować na komputerze do następnego pomiaru za pomocą tego oprogramowania.

Oto krótka lista najważniejszych kryteriów dla termometrów:

- zakres pomiarowy i dokładność pomiaru
- czas pracy i pojemność pamięci
- rodzaj transmisji danych
- opcje wyświetlania - funkcja alarmu
- opcje ustawień
- funkcje oceny
- dodatkowe parametry pomiarowe np. wilgotność

Kalibracja to termin techniczny służący do sprawdzania dokładności pomiarowej urządzeń pomiarowych i pomocy pomiarowych. Termometry różnią się dokładnością pomiaru ze względu na swoją budowę. Dlatego dokładność każdego termometru jest podana w specyfikacji technicznej. Dokładność może być wyrażona jako wartość bezwzględna w stopniach Celsjusza, Fahrenheita lub Kelvina, jako wartość względna jako procent zmierzonej wartości lub jako kombinacja obu, na przykład ±0,2°C, ±0,3% zmierzonej wartości lub ± (0,4% + 1°C). Jeśli dokładność jest określona jako 0,15 °C lub 0,2% odczytu, to w zależności od tego, która wartość jest wyższa.

Ze względu na różne wpływy na termometr, a zwłaszcza na komponenty biorące udział w pomiarze, również może dojść do przekroczenia określonego błędu pomiaru. Dlatego należy sprawdzić dokładność termometrów. W zależności od wymagań dotyczących dokładności i typu testowanego urządzenia, dla termometrów można zastosować różne metody kalibracji. Aby wyniki kalibracji były identyfikowalne, porównywalne i niezależne od użytkownika, procesy i warunki muszą być jasno określone dla każdego procesu.

Ogólnie kalibracje termometrów można podzielić na:

• Kalibracje przy pomocy sprawdzonych termometrów porównawczych,
• Wzorcowania termometrów kontaktowych za pomocą mieszanin substancji, w których ustala się znana temperatura,
• Kalibracja termometrów radiacyjnych wykorzystujących ogrzewane promienniki ciała doskonale czarnego lub promienniki wnękowe.

Termometr wzorcowy do pomiarów porównawczych
Wiele termometrów jest kalibrowanych względem termometru wzorcowego. W celu prawidłowego pomiaru ten termometr wzorcowy powinien zostać skalibrowany bezpośrednio lub pośrednio za pomocą innych termometrów wzorcowych w stałych punktach skali ITS-90. Certyfikaty kalibracji są wydawane w celu weryfikacji kalibracji. Podczas pomiaru porównawczego należy upewnić się, że badany termometr i termometr wzorcowy mają tę samą temperaturę w zamierzonym zakresie temperatur. W tym celu oba termometry można umieścić na przykład w łaźniach do kontroli temperatury lub szafkach klimatycznych.

Skala temperatury ITS 90
Uznana na całym świecie skala temperatury ITS 90 określa różne powtarzalne punkty stałe w zakresie od -260 °C do 1085 °C, które ułatwiają praktyczne określanie temperatury. Punkty topnienia lub punkty potrójne wody i niektórych pierwiastków chemicznych służą jako punkty odniesienia. W punkcie potrójnym lub punkcie trójfazowym substancji trzy stany fizyczne ciała stałego, cieczy i gazu są w równowadze. Więc nie zmieniasz istniejącego stosunku. Na przykład cząsteczki wody mają punkt potrójny w temperaturze 0,01°C i ciśnieniu 6,12 mbar. Jeśli zmienia się temperatura lub ciśnienie, zmieniają się proporcje trzech faz.

Stałe punkty temperaturowe, kąpiele kalibracyjne, piece kalibracyjne, kalibratory blokowe
Specjalne celki do pomiaru temperatury, łaźnie kalibracyjne i piece kalibracyjne zostały opracowane dla obszarów zastosowań, w których termometry muszą być kalibrowane z największą precyzją. Przy prawidłowym użytkowaniu te specjalne urządzenia umożliwiają utrzymanie stałych i powtarzalnych punktów odniesienia temperatury. Jednak koszt zakupu i obsługi tych urządzeń jest uzasadniony tylko wtedy, gdy są one często używane. Dlatego wiele firm i instytucji badawczych zleca kalibrację swoich termometrów zewnętrznym laboratoriom kalibracyjnym.

Kalibracja termometrów na podczerwień z promiennikami ciepła
Do kalibracji termometrów radiacyjnych stosuje się promienniki ciepła o dużej emisyjności. Zakres pomiarowy i dokładność testowanego termometru na podczerwień w dużej mierze decydują o tym, które ciało doskonale czarne może zostać użyte. Grzejniki komorowe są ukształtowane w taki sposób, aby nie występowały odchylenia spowodowane przeciągami czy odbiciami. Istnieją niezależnie ogrzewane grzejniki temperaturowe do wysokich i bardzo wysokich temperatur oraz grzejniki wnękowe jako akcesoria do wodnych termostatów kalibracyjnych, dzięki którym można osiągnąć bardzo wysoką dokładność i stabilność temperatury.

Ustalenie punktów odniesienia do kalibracji
Przed kalibracją termometru należy określić żądany zakres temperatur oraz liczbę i położenie punktów odniesienia. Zakres temperatur powinien być ograniczony w miarę możliwości do temperatur, dla których termometr ma być używany. Może to zmniejszyć wysiłek związany z kalibracją. Dla wybranego zakresu temperatur należy wybrać co najmniej trzy do pięciu punktów odniesienia. Temperatury badania powinny obejmować cały zakres w taki sposób, aby można było wyciągnąć wnioski co do rozkładu błędów pomiaru. Jeśli termometry są wysyłane do zewnętrznego laboratorium kalibracyjnego w celu kalibracji, należy wcześniej określić żądane punkty odniesienia. W przeciwnym razie laboratorium zastosuje samodzielnie określone temperatury odniesienia, które mogą być zupełnie nieistotne dla danego zastosowania.

Kalibrowane termometry są wykorzystywane głównie do celów służbowych i w obrocie gospodarczym, ale także do pomiarów w medycynie. Z punktu widzenia ochrony konsumenta są one wykorzystywane m.in. do pomiarów temperatury w sklepach, laboratoriach, szpitalach i gabinetach lekarskich, ale także przez osoby odpowiedzialne w sanepidu, wydziale ochrony środowiska i urzędzie bezpieczeństwa pracy oraz aby wyjaśnić przebieg przestępstwa w kryminalistyce. Kalibrowane termometry mogą być również wykorzystywane przy realizacji koncepcji higienicznych, między innymi do regularnego sprawdzania urządzeń do pomiaru temperatury w podgrzewanych łaźniach, lodówkach i zamrażarkach lub chłodniach oraz do sprawdzania dokładności pomiaru innych termometrów.

Termometry ciekłokrystaliczne, termometry tarczowe, termometry oporowe i inne termometry elektroniczne oraz czujniki temperatury, a także termometry na podczerwień są również dostępne jako termometry kalibrowane dla różnych zakresów temperatur. Termometry używane do celów medycznych podlegają nie tylko przepisom dotyczącym kalibracji, ale także rozporządzeniu o operatorze urządzeń medycznych (MPBetreibV), jeśli nie są używane wyłącznie do celów prywatnych. Zgodnie z nim medyczne termometry elektryczne, w tym te z wymiennymi czujnikami temperatury, należy sprawdzać co najmniej raz na dwa lata, a termometry na podczerwień raz w roku. Operator termometru musi zatem przeprowadzać kontrole metrologiczne lub zlecać ich przeprowadzanie i dokumentować to.

Okresy kalibracji dla kalibrowanych termometrów nie są w Europie jednolicie określone, a ustawodawstwo krajowe określa również, czy organy inne niż agencje rządowe mogą przeprowadzać kalibrację. W obowiązującym niemieckim prawie o miarach i wzorcowaniu określono obowiązek zgłoszenia wzorcowanych przyrządów pomiarowych. Nowo zakupione skalibrowane termometry lub inne urządzenia pomiarowe, które mają być używane w obszarach podlegających obowiązkowej kalibracji, należy zgłosić do lokalnego biura kalibracji w ciągu 6 tygodni od uruchomienia. W tym celu w powiadomieniu użytkownika należy podać informacje o typie urządzenia, producencie, oznaczeniu typu i roku identyfikacji zgodnie z § 32 MessEG. Każdy, kto używa termometrów bez oceny zgodności do zastosowań, w których jest to wymagane.

Termometr to urządzenie kontrolno-pomiarowe do określania temperatury różnych mediów. Istnieją termometry w wielu różnych kształtach i typach do szerokiej gamy zastosowań. W zależności od rodzaju termometru działa on na innej zasadzie fizycznej. Tutaj również określa się dokładność termometru. Termometry elektroniczne często działają zgodnie z metodą pomiaru rezystancji. Termometry te wykorzystują NTC (termistor), PTC (termistor), czujniki platynowe, takie jak Pt100, Pt500 lub Pt1000, aby określić dokładną temperaturę. Bardziej powszechną metodą pomiaru termometrów jest pomiar temperatury za pomocą termopar. Termometry te wykorzystują efekt Seebecka 2 różnych metalowych przewodników do pomiaru temperatury.

Elektroniczny termometr oporowy
Termometr, który elektronicznie określa temperaturę na podstawie rezystancji, wykorzystuje czułość temperaturową specjalnych materiałów. Termometry te wykorzystują termistory lub termistory PTC do pomiaru temperatury. Ale co to dokładnie oznacza? W przypadku zastosowania termometru z NTC, czyli termistorem, można powiedzieć, że rezystancja czujnika temperatury maleje wraz ze wzrostem temperatury. W rezultacie, przy stałym napięciu dostarczanym przez termometr, może płynąć wyższy prąd. W przypadku PTC, tj. termistora, rezystancja wzrasta prawie proporcjonalnie do temperatury.

Płynie więc mniejszy prąd. Prąd, który płynie i który termometr może zmierzyć, jest miarą temperatury. Termometry pracujące zgodnie z metodą pomiaru rezystancji są często bardzo dokładne, ponieważ rezystancja pomiarowa może być bardzo duża (Pt1000: 1000 omów przy 0 °C), a krzywa charakterystyki daje łatwiejszy do zmierzenia przepływ prądu. Czujniki platynowe są często używane, ponieważ są bardzo czyste i dlatego działają bardzo precyzyjnie. Termometry platynowe są często stosowane w procesach przemysłowych, ponieważ czujniki te są wbudowane w obudowy ze stali nierdzewnej. Termometry te są następnie używane do pomiaru temperatury procesowej żywności, płynów, olejów itp. N.

Termometry z termoparami
Termometry z termoparami wykorzystują efekt Seebecka dwóch różnych metalowych przewodników. Najpopularniejsze są termopary typu K. Są one wykonane z Ni-CrNi (Nikiel-Chrom-Nikiel). Ten typ termometru mierzy napięcie, które jest generowane, gdy dwa stykające się materiały są podgrzewane. Napięcie generowane w termoparze jest bardzo niskie i wynosi kilka µV na °C. Nawet w wysokich temperaturach termometr z termoparą często mierzy napięcia < 0,1 V. Jeśli x termopar jest połączonych szeregowo z termometrem, termometr wskaże temperaturę x razy wyższą od temperatury. Termometry tego typu są często stosowane w aplikacjach masowych, ponieważ technologia pomiarowa jest niedroga, a rodzaj pomiaru stosunkowo łatwy do wykonania.

Termometry z czujnikami półprzewodnikowymi
Podobnie jak termometry rezystancyjne, termometry z czujnikami półprzewodnikowymi wykorzystują opór elektryczny różnych materiałów. Jeśli płynie większy prąd, zmierzona temperatura jest również wyższa. Termometry z czujnikami półprzewodnikowymi są często wykorzystywane do pomiaru temperatury powietrza lub w zastosowaniach, w których dokładność mierzonej wartości ma drugorzędne znaczenie.

Termometry różnych typów czujników, budowy i wykonania
Termometry z szeroką gamą typów, kształtów i konstrukcji czujników pokazują zmierzone wartości na wyświetlaczu. Zmierzona wartość jest zwykle wyświetlana na termometrze w jednostce °C (stopnie Celsjusza). W Ameryce wyświetlacz na termometrze jest w °F (stopniach Fahrenheita). W dziedzinie nauki zmierzona wartość termometru jest często podawana w K (kelwinach) dla różnic temperatur i przy bardzo niskich temperaturach. Skąd się biorą różne skale temperatur? Pochodzenie skal termometrów leży w odkrywcy odpowiedniej skali. Anders Celsjusza (1701 … 1744) ustalił, że temperatura mierzona termometrem wody z lodem wynosi 0°C, a wrząca woda ma temperaturę 100°C. Termometr Daniel Gabriel Fahrenheit przeprowadzał różne eksperymenty i chciał ustalić własną skalę, uwzględniającą temperaturę ciała, mieszaninę lodu, wody i amoniaku oraz najniższą wówczas temperaturę w Gdańsku. Tak więc w skali Fahrenheita termometry wskazują temperaturę 32°F dla mieszaniny wody z lodem i 212°F dla wrzącej wody.