אילו גורמים יש לקחת בחשבון בעת בחירת שיטת מדידת טמפרטורה ומכשירים
הפתרון המוצלח של בקרת תהליך הטמפרטורה בכל אובייקט מסוים נקבע לעתים קרובות על ידי הבחירה הנכונה של שיטת המדידה ומכשיר המדידה. המשימה של בחירת שיטה ומכשיר מדידה היא די קשה, שכן יש לחפש פתרון אופטימלי, תוך התחשבות בגורמים רבים, לעתים סותרים.
לעתים קרובות יש מקרים שבהם לא ניתן לפתור בעיה זו בהצלחה, ויש למצוא את ערכי הטמפרטורה הרצויים בעקיפין, תוך שימוש בתוצאות של מדידות של פרמטרים פיזיים אחרים של האובייקט, הקשורים באופן טבעי לטמפרטורה. הגורמים העיקריים הקובעים את בחירת שיטת המדידה מתוארים בקצרה להלן.
טווח טמפרטורות נמדד
גורם זה הוא קריטי. למרות ששיטות רבות ידועות למדידות בטווח הטמפרטורות המוגבר, עם מדידת הטמפרטורה הנמדדת, מספר השיטות מסוג זה הופך מוגבל יותר ויותר.
תראה:שיטות ומכשירים למדידת טמפרטורה
דינמיקה של תהליך המחקר
כאשר לומדים תהליכים תרמיים משתנים ובעיקר קצרי טווח, האינרציה התרמית של גלאים תרמיים היא לרוב מגבלה משמעותית של ישימות שיטות מגע למדידת טמפרטורות. על הקשיים המתעוררים בהקשר זה ניתן במקרים רבים להתגבר על ידי הכנסת תיקונים המחושבים בשיטות המתאימות או באמצעות מכשירי תיקון מיוחדים.
עם זאת, אם השינוי בטמפרטורה של האובייקט הנבדק מלווה בשינוי בתנאי העברת החום, אזי הנוכחות של אינרציה תרמית של הגלאי התרמי תוביל לא רק לעיכוב בקריאות המכשיר, אלא גם לעיוות של צורת העקומת המתועדת של שינוי הטמפרטורה.
במכשירים המבוססים על שימוש בשיטות מדידת טמפרטורה ללא מגע, ניתן להשתמש במקלטים בעלי קבוע זמן קצר מאוד, ובכך להרחיב משמעותית את טווח המדידות הדינמי. במקרה זה, המאפיינים הדינמיים של ציוד ההקלטה המשמשים הופכים לגורם מגביל.
דיוק המדידות
הדרישות לדיוק של מדידת טמפרטורה בשיטות שנבחרו מתאימות לשגיאת המדידה המותרת של פרמטר זה שנקבעה בתהליך טכנולוגי זה.
אם לוקחים בחשבון את המוזרויות של מדידות טמפרטורה, יש לזכור כי השגיאה המותרת במדידה אינסטרומנטלית עם הסט שנבחר (גלאי תרמי עם מכשיר מדידה) לא צריכה להיות שווה לשגיאה המותרת במדידת טמפרטורה, אך במקרים מסוימים. זה מאוד פחות.
מרווח הדיוק ההכרחי של ערכת המדידה צריך להיות שמור לאי היציבות הצפויה של מאפייני הגלאי התרמי, שלעתים קרובות נתקלים בו בעת מדידת טמפרטורות גבוהות, כמו גם עבור הערכים הצפויים של הרכיב האקראי של המתודולוגיה והאקראי מרכיב השגיאות הדינמיות עבור תנאי מדידה נתונים.
בעת קביעת דרגת הדיוק הנדרשת של מכשיר המדידה או ההקלטה בשימוש, יש לקחת בחשבון שדרגת הדיוק מאפיינת את השגיאה הבסיסית המותרת של המכשיר, המבוטאת כאחוז מכל טווח הסולם של המכשיר. השגיאה המותרת תהיה זהה בכל נקודה בסולם.
לכן, למכשיר יכול להיות ערך כזה של שגיאה בסיסית בכל נקודה בסולם שלו. לכן, הערך היחסי של שגיאה זו המתייחסת לערך הנמדד עצמו יהיה גדול יותר ככל שערך הערך הנמדד קרוב יותר לתחילת הסקאלה.
בואו נסביר את זה עם דוגמה. במכשיר מדידה בדרגה 0.5 עם סולם של 500 - 1500 מעלות צלזיוס, הערך המוחלט של השגיאה המותרת הוא 5 מעלות בכל נקודה של הסולם. ערך השגיאה הבסיסי עבור מכשיר זה יכול להגיע לערך מקובל.
ערכו היחסי במקרה זה יכול לנוע בין 5/1500 (0.3%) בסוף הסקאלה ל-5/500 (1%) בתחילת הסקאלה. לכן, רצוי לבחור מכשיר מדידה עם טווח כזה של שינויים בקנה מידה שהערכים הצפויים של הערך הנמדד מתאימים לשליש האחרון של הסולם.
אם חישוב השגיאות היחסיות מתבצע ביחס לטמפרטורה, אזי מומלץ לבצע אותו לא ביחס לערך המוחלט של הטמפרטורה, אלא רק למרווח הטמפרטורות המכסה את התהליך הנחשב..
למעשה, בהתאם לסולם (מעלות קלווין או צלזיוס) שבו מתבטא ערך טמפרטורה נתון, לטעות היחסית של המדידה יהיה ערך שונה, שאינו יכול להיחשב מקובל.
מדידת רגישות המכשיר
בעת בחירת מכשיר מדידה, יש צורך לשים לב לעובדה שהרגישות שלו תואמת את דיוק המדידה הנדרש ומספקת את רזולוציית הזמן הדרושה של תוצאות המחקר של התהליך המשתנה.
הדעה שגויה שמכשיר המדידה הרגיש ביותר יכול לספק את דיוק המדידה הגבוה ביותר, שלעתים קרובות אפילו לא נדרש כדי ללמוד תהליך זה. השימוש במכשיר בעל רגישות גבוהה מדי עלול ליצור רושם שווא של הדינמיקה של התהליך הנחקר.
מכשיר כזה יכול להיות קפריזית בתנאי הפעלה אלו, והקריאות שלו יושפעו ממספר גורמים צדדיים (נושבת רוח בחדר, רעידות), ויוצרים וריאציה מוגברת בקריאות שאינה אופיינית לתופעה זו.
מצד שני, שימוש במכשיר בעל רגישות נמוכה מאוד לא יאפשר צפייה בתנודות קטנות אך אופייניות לתהליך זה, שבעקבותיהן עלול להיווצר רושם שווא של יציבות טמפרטורה גבוהה של תהליך זה.
אינטראקציות כימיות
כאשר מחליטים על האפשרות להשתמש במכשיר זה למדידת טמפרטורות גבוהות של תווך נוזלי או גזי, מידת האינטראקציה, מצד אחד, של המדיום וחומרי הגלאי התרמי המוכנסים לתוכו היא לרוב מכרעת, ועל הצד השני, האינטראקציה של חלקים בודדים של הגלאי התרמי עצמו.
קבוצת תופעות זו כוללת גם את ההשפעה הקטליטית המתרחשת על פני השטח של מתכות מקבוצת פלטינה בתערובות גז דלק. כמו חומרים אינרטים כימית ביחס לתערובות של גזים דליקים, פלטינה ופלדיום מאיצים את התגובה של מרכיבי התערובת עם שחרור חום אינטנסיבי על פני הזרז, ומחממים אותו.
לכן, הקריאות של גלאים תרמיים עם חלקי פלטינה או פלדיום במגע ישיר עם תערובות דליקות אינן מאפיינות את טמפרטורת שיווי המשקל שנקבעה בין הגלאי התרמי לסביבה, אלא טמפרטורה גבוהה משמעותית הנגרמת מחימום קטליטי.