Jaké faktory je třeba vzít v úvahu při výběru metody měření teploty a nástrojů
O úspěšném řešení řízení teplotního procesu na konkrétním objektu často rozhoduje správná volba měřicí metody a měřícího zařízení. Volba metody a měřícího zařízení je poměrně obtížná, protože je třeba hledat optimální řešení s ohledem na četné, často protichůdné faktory.
Často se vyskytují případy, kdy tento problém nelze úspěšně vyřešit a požadované hodnoty teploty je nutné zjistit nepřímo pomocí výsledků měření jiných fyzikálních parametrů objektu, které s teplotou přirozeně souvisí. Níže jsou stručně popsány hlavní faktory, které určují volbu metody měření.
Rozsah měřených teplot
Tento faktor je kritický. Přestože je známo mnoho metod pro měření ve zvýšeném teplotním rozsahu, s měřením měřené teploty se počet takových metod stále více omezuje.
Dívej se:Metody a přístroje pro měření teploty
Dynamika výzkumného procesu
Při studiu proměnných a zejména krátkodobých tepelných procesů je tepelná setrvačnost tepelných detektorů často významným omezením použitelnosti kontaktních metod pro měření teplot. Obtíže, které v této souvislosti vznikají, lze v mnoha případech překonat zavedením korekcí vypočítaných vhodnými metodami nebo použitím speciálních korekčních zařízení.
Pokud je však změna teploty zkoumaného objektu doprovázena změnou podmínek přenosu tepla, pak přítomnost tepelné setrvačnosti tepelného detektoru povede nejen ke zpoždění odečtů zařízení, ale i ke zkreslení tvaru zaznamenané křivky změny teploty.
V zařízeních založených na použití bezdotykových metod měření teploty lze použít přijímače s velmi krátkou časovou konstantou, čímž se výrazně rozšíří dynamický rozsah měření. V tomto případě se omezujícím faktorem stávají dynamické charakteristiky použitého záznamového zařízení.
Přesnost měření
Požadavky na přesnost měření teploty zvolenými metodami odpovídají dovolené chybě měření tohoto parametru stanovené tímto technologickým postupem.
S přihlédnutím ke zvláštnostem měření teploty je třeba mít na paměti, že přípustná chyba při přístrojovém měření se zvolenou sestavou (tepelný detektor s měřícím zařízením) by se neměla rovnat dovolené chybě při měření teploty, ale v některých případech by měla být chyba měření teploty nulová. je to velmi méně.
Nezbytná rezerva přesnosti měřicí sestavy by měla být vyhrazena pro očekávanou nestabilitu charakteristik tepelného detektoru, se kterou se často setkáváme při měření vysokých teplot, a také pro očekávané hodnoty náhodné složky metodiky a náhodné složka dynamických chyb pro dané podmínky měření.
Při stanovení požadované třídy přesnosti použitého měřicího nebo záznamového zařízení je třeba vzít v úvahu, že třída přesnosti charakterizuje dovolenou základní chybu zařízení vyjádřenou v procentech z celého rozsahu stupnice zařízení Absolutní hodnota přípustná chyba bude stejná v kterémkoli bodě stupnice.
Proto může mít zařízení takovou hodnotu základní chyby v kterémkoli bodě své stupnice. Proto relativní hodnota této chyby vztahující se k samotné naměřené hodnotě bude tím větší, čím blíže bude hodnota naměřené hodnoty začátku stupnice.
Pojďme si to vysvětlit na příkladu. V měřicím zařízení třídy 0,5 se stupnicí 500 — 1500 °C je absolutní hodnota dovolené chyby 5 stupňů v každém bodě stupnice. Základní chybová hodnota pro toto zařízení může dosáhnout přijatelné hodnoty.
Jeho relativní hodnota se v tomto případě může lišit od 5/1500 (0,3 %) na konci stupnice do 5/500 (1 %) na začátku stupnice. Proto je vhodné zvolit měřící přístroj s takovým rozsahem změn stupnice, aby se očekávané hodnoty naměřené hodnoty vešly do poslední třetiny stupnice.
Pokud se výpočet relativních chyb provádí s ohledem na teplotu, pak se doporučuje, aby se prováděl ne s ohledem na absolutní hodnotu teploty, ale pouze s teplotním intervalem pokrývajícím uvažovaný proces..
Ve skutečnosti v závislosti na stupnici (stupně Kelvina nebo Celsia), ve které je daná hodnota teploty vyjádřena, bude mít relativní chyba měření jinou hodnotu, kterou nelze považovat za přijatelnou.
Měření citlivosti přístroje
Při výběru měřícího zařízení je třeba dbát na to, aby jeho citlivost odpovídala požadované přesnosti měření a poskytovala potřebné časové rozlišení výsledků studia proměnlivého procesu.
Mylný je názor, že nejcitlivější měřící zařízení může poskytnout nejvyšší přesnost měření, která často není ani potřebná ke studiu tohoto procesu. Použití zařízení s nadměrně vysokou citlivostí může vytvořit falešný dojem o dynamice studovaného procesu.
Takové zařízení může být za těchto provozních podmínek vrtošivé a jeho hodnoty budou ovlivněny řadou vedlejších faktorů (foukání větru v místnosti, vibrace), což vytváří zvýšené odchylky odečtů, které nejsou pro tento jev charakteristické.
Na druhou stranu použití zařízení s velmi nízkou citlivostí neumožní pozorovat malé, ale charakteristické výkyvy tohoto procesu, v důsledku čehož může vzniknout mylný dojem o vysoké teplotní stabilitě tohoto procesu.
Chemické interakce
Při rozhodování o možnosti použití tohoto zařízení pro měření vysokých teplot kapalného nebo plynného média je často rozhodující míra interakce na jedné straně média a materiálů tepelného detektoru do něj zavedeného, resp. na druhé straně interakce jednotlivých částí samotného tepelného detektoru.
Do této skupiny jevů patří také katalytický efekt, ke kterému dochází na povrchu kovů platinové skupiny ve směsích topných plynů. Jako chemicky inertní látky vůči směsím hořlavých plynů urychlují platina a palladium reakci složek směsi za intenzivního uvolňování tepla na povrchu katalyzátoru a jeho zahřívání.
Proto hodnoty tepelných detektorů s platinovými nebo palladiovými částmi v přímém kontaktu s hořlavými směsmi necharakterizují rovnovážnou teplotu nastolenou mezi tepelným detektorem a okolím, ale výrazně vyšší teplotu způsobenou katalytickým ohřevem.