Termopary, sondy temperatury

Termopara jest odpornym i niezawodnym czujnikiem temperatury, który konwertuje różnicę temperatur bezpośrednio na możliwy do zmierzenia sygnał miliwoltowy, wykorzystując zjawisko Seebecka. Termopary mają postać dwóch połączonych ze sobą drutów metalowych wykonanych z metali o różnych właściwościach, które tworzą złącze pomiarowe. Pozwalają one na pomiar w szerokim zakresie temperatur - od kriogenicznych poniżej –200°C do powyżej 1700°C w przypadku metali szlachetnych. Na przykład: typ K (nikiel-chrom/nikiel-alumel) jest powszechnie stosowany w piecach przemysłowych, wytłaczarkach oraz systemach klimatyzacji i wentylacji (HVAC) ze względu na szeroki zakres pomiarowy i trwałość. Typ J (żelazo-konstantan) jest odpowiedni do pieców pracujących przy niższych temperaturach, natomiast typy R i S (platyna-stopy rodu) są wybierane do zastosowań, w których panują ekstremalnie wysokie temperatury, na przykład w produkcji szkła lub silnikach lotniczych i kosmicznych.

Mianem sondy temperatury z kolei określa się czujnik temperatury zamknięty w obudowie. Sondy mogą zawierać w sobie termopary, rezystancyjne czujniki temperatury (RTD), a nawet termistory, zamontowane w osłonce ochronnej z izolacją i przewodami odprowadzeń, co zapewnia praktyczność użycia. Innymi słowy, termopara jest elementem pomiarowy, natomiast sonda termoparowa jest zespołem gotowym do instalacji, zaprojektowanym do konkretnego środowiska (np. sondy ze stali nierdzewnej do przetwórstwa żywności lub sondy w osłonce ze stopu Inconel do turbin).

Podobnie do innych czujników, również termopary mogą ulec awarii. Główne objawy usterki obejmują:

Przerwa w obwodzie: brak sygnału wyjściowego spowodowany przerwanym przewodem lub skorodowanym złączem. Zwykle przejawia się jako niezwykle wysoki lub leżący poza zakresem odczyt.
Zwarcie: występuje nieprawidłowy kontakt między przewodami, co prowadzi do niestabilnych lub niedokładnych odczytów.
Dryft: niedokładność zmieniająca się stopniowo z upływem czasu, spowodowana utlenianiem, zanieczyszczeniami lub naprężeniami mechanicznymi. Często ma krytyczne znaczenie w wysokotemperaturowych procesach przemysłowych.
Szumy lub niestabilne sygnały: mogące wynikać ze słabej izolacji, zakłóceń elektromagnetycznych lub niewłaściwego uziemienia.
Powolne reagowanie: uszkodzenie osłonki lub częściowe uszkodzenie złącza może powodować opóźnienia w wykrywaniu rzeczywistych zmian temperatury.

Rezystancyjne czujniki temperatury (RTD oferują znakomitą precyzję i stabilność, jednak są delikatniejsze niż termopary, które są preferowane tam, gdzie trwałość, szeroki zakres temperatur, szybkie reagowanie i niskie koszty mają największe znaczenie.