温度センサーの動作原理と選定の考慮事項

熱電対センサーの仕組み

異なる導体と半導体の2つのAとBがループを形成し、両端が接続されている場合に、2つの接合部の温度が異なり、一方の端の温度がT（動作端またはホットエンドと呼ばれる）で、もう一方の端の温度がT0（自由端またはコールドエンドと呼ばれる）である場合、ループに電流が流れます。つまり、ループ内に存在する起電力は熱起電力と呼ばれます。 温度差によって起電力が発生するこの現象は、ゼーベック効果と呼ばれます。 ゼーベックに関連する効果は2つあります。1つは、2つの異なる導体の接合部に電流が流れると、電流の方向に応じてここで熱が吸収または放出され、ペルチェ効果と呼ばれます。2つ目は、温度勾配のある導体に電流が流れると、導体が熱を吸収または放出し（温度勾配に対する電流の方向に依存する）、トムソン効果として知られています。 2つの異なる導体または半導体の組み合わせは、熱電対と呼ばれます。

抵抗型センサーの仕組み

導体の抵抗値は温度によって変化し、この抵抗値を測定することで測定対象物の温度を算出します。この原理で形成されたセンサーが測温抵抗体で、主に-200～500℃の温度範囲で使用されます。熱抵抗の主な製造材料は純金属であり、熱抵抗材料には以下の特性が必要です。

（１）抵抗の温度係数は大きくて安定しており、抵抗値と温度の間には良好な直線関係がある必要がある。

（２）抵抗率が高く、熱容量が小さく、反応速度が速い。

（３）素材の再現性や職人技が良く、価格も安い。

（４）化学的、物理的性質は温度測定範囲内で安定している。

現在、業界で最も広く使用されているのは白金と銅で、熱抵抗を測定するための標準温度になっています。

温度センサーを選択する際の考慮事項

1. 測定対象物の環境条件により温度測定素子に損傷が生じていないか。

2.測定対象物の温度を記録し、警報を発し、自動的に制御する必要があるかどうか、また遠隔で測定して送信する必要があるかどうか。3800 100

3. 測定対象物の温度が時間とともに変化する場合に、温度測定素子の遅れが温度測定要件を満たすことができるかどうか。

4. 温度測定範囲の大きさと精度。

5.温度測定素子のサイズが適切かどうか。

6. 価格が保証されており、使い勝手が良いかどうか。

エラーを回避する方法

温度センサーを設置して使用する場合、最良の測定効果を確保するために、次のエラーを回避する必要があります。

1. 不適切なインストールによるエラー

例えば、熱電対の設置位置と挿入深さは、炉の実際の温度を反映するものではありません。つまり、熱電対は扉や加熱部に近すぎないように設置し、挿入深さは保護管の直径の8～10倍以上にする必要があります。

2. 熱抵抗誤差

高温時に保護管上に石炭灰の層ができたり、埃が付着したりすると、熱抵抗が増加して熱伝導が阻害されます。このとき、温度指示値は測定温度の真の値よりも低くなります。したがって、誤差を低減するために、熱電対保護管の外側を清潔に保つ必要があります。

3. 絶縁不良によるエラー

熱電対が絶縁されている場合、保護管や伸線板に汚れや塩分が付着しすぎると、熱電対と炉壁間の絶縁不良を引き起こします。これは高温時にさらに深刻化し、熱起電力の損失を引き起こすだけでなく、干渉も引き起こします。これにより発生する誤差が百度に届くこともあります。

4. 熱慣性によって生じる誤差

この影響は、特に高速測定時に顕著になります。熱電対の熱慣性により、メータの指示値は測定温度の変化よりも遅れて表示されます。そのため、できるだけ熱電極が薄く、保護管の直径が小さい熱電対を使用する必要があります。温度測定環境が許せば、保護管を取り外すことも可能です。測定遅れのため、熱電対が検出する温度変動の振幅は、炉内温度の変動よりも小さくなります。測定遅れが大きいほど、熱電対の変動の振幅は小さくなり、実際の炉内温度との差が大きくなります。