Fizičko-tehnička merenja – Senzori temperature

UVOD

Merenje temperature predstavlja jedno od najčešćih merenje, jer je temperaturu potrebno odrediti ne samo zbog upravljanja određenim procesom, već mnogi senzori drugih veličina koriste podatak o vrednosti temperature kako bi se izvršila kompenzacija promene temperature. Temperatura, skoro uvek, menja karakteristiku pretvarača koja se koristi pri merenju posmatrane fizičke veličine. Jedan od najstarijih principa merenja temperature zasnovan je na promeni dimenzije tela sa varijacijom temperature. Određivanje temperature uvek je zasnovana na konverziji jednog dela termalne energije objekta (čija se temperatura određuje) u električni signal. Bilo da je u pitanju kontaktno ili beskontaktno merenje, dolazi do razmene toplote između objekta i pretvarača. Odnosno, svaki senzor remeti temperaturno polje koje meri, bez obzira da je li princip merenja zasnovan na kondukciji, konvekciji ili radijaciji. To uvek dovodi do greške pri merenju temperature, bez obzira koliko ona bila mala. Zadatak svakog inženjera je da tu grešku svede na minimum, bez obzira da li radi na realizaciji senzora ili na izboru i postavljanju senzora za konkretnu aplikaciju. Pri merenju temperature, koriste se dva osnovna principa:

• ravnotežni – temperatura se očitava kada ne postoji uočljivi tempraturni gradijent između objekta i senzora, tj. kada senzor i objekat imaju istu temperaturu.
• prediktivni – kada nema dovoljno vremena da bi sistem senzor–objekat postigao stanje ravnoteže, temperatura objekta se određuje na osnovu brzine promene temperature senzora

Pri merenju kontaktnim senzorom, senzor skoro nikad nije u dodiru samo sa objektom, već je kablom povezan sa ostatkom mernog sistema. Kabl je najvećim delom na temperaturi okoline (T0), koja ne mora bitu ista kao temperatura objekta (TB). Neka je temperatura senzora (TS). Osim električnog signal kabl provodi i deo termalne energije senzora. Termalna otpornost je obrnuto srazmerna termalnoj provodnosti, i predstavlja mogućnost materijala da spreči provođenje toplote. U ravnoteži termalna energija koja se prenosi sa objekta na senzor jednaka je termalnoj energiji koja se prenosa sa senzora na okolinu.