• Skip to primary navigation
  • Skip to main content
  • Skip to footer

Pentronic

Ledande tillverkare av temperaturgivare

    • Svenska
  • Om Pentronic
    • Allmänt om Pentronic
    • Organisation och ägare
    • Pentronics historia
    • Jobba på Pentronic
    • Kvalitet och hållbarhet
    • Försäljningsvillkor
    • Nyheter & Event
    • Tidningen PentronicNytt
  • Om Temperatur
    • Naturens lagar
    • Kalibrering
    • Tabeller för termoelement och Pt100
    • Teknikartiklar
    • Temperaturgivare
      • Om temperaturgivare
      • Pt100-givare
      • Termoelement
    • Kablar och kontakter
    • Processanslutningar
    • Instrument
      • Om instrument
      • IR-pyrometrar
  • Produkter
    • Temperaturgivare
    • Instrument
    • Kablar och kontakter
    • Mekaniska tillbehör
    • Mätsystem
    • Broschyrer
  • Tjänster
    • Provningsintyg
    • Kalibrering
    • Utbildning
  • Kontakt
    • Kontakta oss
    • Hitta till oss – öppettider
    • Returer
    • Personuppgiftshantering och cookies
  • Nyheter & Event

Naturens lagar

Oavsett hur avancerad mätutrustningen är, måste man ta hänsyn till naturens lagar. Här följer de viktigaste punkterna att tänka på.

Nollte huvudsatsen

Temperaturmätning har sin grund i termodynamikens lagar. Den viktigaste kallas nollte huvudsatsen. Den formulerades efter de två första satserna, men bedömdes som så viktig att den måste placeras först. Den kan formuleras så här:
"Om två system var för sig är i termisk jämvikt med ett tredje system, så är de båda första systemen i termisk jämvikt med varandra."
Det betyder att kroppar med olika temperatur strävar efter att utjämna temperaturskillnader. Studera illustrationen. Kropparna är isolerade från omgivningen och kommer att anta samma temperatur.
I verkligheten finns ingen ideal isolering. Om en av kropparna, t ex en termometer, har värmeutbyte utanför isoleringen kommer den att tillföra eller bortföra värme. Därmed går det inte att uppnå perfekt termisk jämvikt.

Så här kan termodynamikens nollte huvudsats illustreras. De tre kropparna kommer att anta samma temperatur, dvs termisk jämvikt. Om en av kropparna, termometern, har förbindelse utanför isoleringen, tillförs eller avleds värme och därmed uppnås inte jämvikt.
Så här kan termodynamikens nollte huvudsats illustreras. De tre kropparna kommer att anta samma temperatur, dvs termisk jämvikt. Om en av kropparna, termometern, har förbindelse utanför isoleringen, tillförs eller avleds värme och därmed uppnås inte jämvikt.

Termometern visar sin egen temperatur

En termometer mäter bara sin egen temperatur. Den ligger någonstans mellan vad man önskar mäta och omgivningens temperatur. Termometern ska konstrueras och monteras så att värmeutbytet med omgivningen minimeras.

2 2 W200

Värmeutbyte

Värmeutbytet sker på ett eller flera av följande sätt:

  • Ledning såsom värmeledning i en metallstav.
  • Konvektion, t ex självcirkulation i gaser och vätskor.
  • Strålning.

Värme överförs alltid från en varm kropp till en kallare

Värme flyter från en varmare kropp till en kallare.
Värme flyter från en varmare kropp till en kallare.
Värmetransport genom konvek-
tion sker med densitetsföränd-
ringar i gaser och vätskor.
Värmetransport genom konvek- tion sker med densitetsföränd- ringar i gaser och vätskor.
Strålning överför värme från en varm kropp till en kallare.
Strålning överför värme från en varm kropp till en kallare.

Termisk shuntning och belastning

Temperaturgivare avleder värme vilket orsakar s k termisk shuntning. Problemet är speciellt störande vid mätning på rör och ytor. Ju större temperaturskillnad, desto mer värme "sugs ut från" mätobjektet via givaren.
På den punkt som givaren sticker av från mätobjektet sker en märkbar sänkning av temperaturen, vilket beror på att mätobjektet belastas termiskt. Temperatursänkningen blir störst vid mätning på material som är dåliga värmeledare. Lösningen är att göra avsticket på betryggande avstånd från mätstället.

Värmen leds bort från mätobjektet där temperaturgivaren stickerav. Fenomenet kallas termisk shuntning. Värmen leds bortgenom givaren eftersom metallleder värme bättre än omgivande luft.
Värmen leds bort från mätobjektet där temperaturgivaren stickerav. Fenomenet kallas termisk shuntning. Värmen leds bortgenom givaren eftersom metallleder värme bättre än omgivande luft.

Ytmonterad givare

Ytmonterade givare är extra känsliga för termisk shuntning. Därtill kommer ytterligare ett problem. Låt säga att man lägger en rund givare mot en plan yta. Bara en bråkdel av givarens omkrets har kontakt med mätobjektet. Resten mäter omgivande luft. Vid ytmontering ska man således maximera kontaktytan med mätobjektet.

En rund givare mot en plan yta, endast en bråkdel av givaren har kontakt med mätobjektet, restenmäter omgivande luft.
En rund givare mot en plan yta, endast en bråkdel av givaren har kontakt med mätobjektet, restenmäter omgivande luft.

Friktionsvärmning

Friktionsvärme uppstår då temperaturgivare placeras i kraftigt gasflöde. Effekten blir densamma som när du springer nedför en trappa med handen på ledstången. Det blir varmt.
I mätfallen orsakas värmen av molekyler som "krockar" med temperaturgivaren. När rörelseenergin bromsas uppstår friktionsvärme. Energin yttrar sig som ökad avläst temperatur.
Betänk att flygplanet Concorde blev 25 cm längre när det flög i mach 2,2 på 17 000 meters höjd över Atlanten. Det berodde på friktionsvärmen i den tunna, kalla luften.

Givaren placerad i ett flöde mäter temperaturen av mediat plus friktionsvärme.
Givaren placerad i ett flöde mäter temperaturen av mediat plus friktionsvärme.

Temperaturgradient

Det finns ingen tvär gräns mellan olika temperaturområden. I t ex en ugnsvägg avtar temperaturen gradvis beroende på väggens värmeledningsförmåga. I ett homogent material med tillräcklig utbredning avtar temperaturen normalt proportionellt mot väggtjockleken.

2 18 W200

Skyddsrörförluster

Skyddsrörsförluster uppstår när en temperaturgivare förbinder en varm zon med en kallare, i synnerhet om temperaturgivaren är den lättaste vägen för värmen att vandra. Värme leds ut från mätobjektet som belastas och sensorn känner en för låg temperatur.
Förlusten motverkas effektivt om man ser till att värmeledningen tvärs givarspetsen är avsevärt bättre än längs givaren. Enkelt uttryckt leder man en större andel av värmen till sensorn än ut genom skyddsröret.
Det vanligaste sättet att undvika skyddsrörsförluster är långa instick. Det effektivaste är att förbättra värmeöverföringen mellan mätmedium och mätsensor. Man kan också minska värmeutflödet genom att isolera kopplingshuvudet. Tänk på att kopplingshuvudet kan bli varmt. Givarens skyddsrör avleder värme från mätobjektet, vilket gör att sensorn känner för låg temperatur. Isolering av givarens utgång gör att temperaturskillnaden minskar. Därmed minskar också skyddsrörsförlusten.

Givarens skyddsrör avleder värme från mätobjektet vilket gör att sensorn känner för låg temperatur. Temperaturfallet framför spetsen beror bl a på strömningshastigheten.
Givarens skyddsrör avleder värme från mätobjektet vilket gör att sensorn känner för låg temperatur. Temperaturfallet framför spetsen beror bl a på strömningshastigheten.
Konventionell DIN-standard, form B har isolerade lager av luft och kermaikpulver.
Konventionell DIN-standard, form B har isolerade lager av luft och kermaikpulver.

Skärmning

Temperaturgivaren kan även störas av strålningsutbyte. Exempel är mätningar på gas i ett rör. Gasen är varm, medan rörväggarna är kalla.
De kalla väggarna ligger inom givarens optiska synfält och värme strålar från den varma givaren. Motsvarande förhållanden gäller vid mätning av atmosfärstemperatur i varma ugnar där värmeelementen strålar mot givaren.
Pentronic har olika typer av skärmade givare. Vi kan även specialbygga skärmade givare eller tillbehör som avskärmar befintliga givare från strålningskällor.

De varma väggarna avger strålvärme till temperaturgivaren. Strålningsutbytet gör att mätvärdet blir för högt. Pentronic löser problemet med olika typer av skärmar. Motsvarande förhållanden fast tvärt om gäller vid mätning med kalla väggar.
De varma väggarna avger strålvärme till temperaturgivaren. Strålningsutbytet gör att mätvärdet blir för högt. Pentronic löser problemet med olika typer av skärmar. Motsvarande förhållanden fast tvärt om gäller vid mätning med kalla väggar.

Långa mätelement

Många resistansgivare har fysiskt långa sensorer. Om givaren placeras i en temperaturgradient, kommer sensorns ändar att hålla olika temperaturer. Mätvärdet blir ett medelvärde av dessa två temperaturer. Detta måste tas i beaktande vid val av givare och vid montering.

Ett termoelement och en Pt100-givare mäter olika temperaturer trots att insticksdjupet är samma. Det beror på att Pt100-sensorn mäter medelvärdet av temperaturen längs motståndstråden.
Ett termoelement och en Pt100-givare mäter olika temperaturer trots att insticksdjupet är samma. Det beror på att Pt100-sensorn mäter medelvärdet av temperaturen längs motståndstråden.

Egenuppvärmning

Platinatermometrar och termistorer mäter genom att resistansen varierar med temperaturen. En del av mätströmmen omvandlas alltid till värme.
Egenuppvärmningen beror främst på tillförd effekt och sensorns möjligheter att avleda densamma. Stor yta underlättar normalt värmeavledningen.
En trådlindad Pt100 värms någon hundradels grad, Pt100 och Pt1000 filmelement någon tiondel. Små termistorer kan värma sig själva flera tiondelar.
Det har stor betydelse i vilket medium givaren sitter. Stillastående gas ökar självuppvärmningen dramatiskt.

Sensorns egenuppvärmning beror på resistans och storlek. Minst egenuppvärmning har trådlindade Pt100. Tunnfilmselement värms mer, men inte lika mycket som små termistorer.
Sensorns egenuppvärmning beror på resistans och storlek. Minst egenuppvärmning har trådlindade Pt100. Tunnfilmselement värms mer, men inte lika mycket som små termistorer.

Svarstider

Svarstiden beror på hur lång tid det tar för givaren att komma i termisk jämvikt med mätobjektet. Följande faktorer är avgörande:

  • Givarens värmekapacitet. Ju större massa, desto längre tid tar det att värma givaren.
  • Materialets värmeledningsförmåga. T ex försämrar luftspalter värmeledningen.
  • Kontaktytan mellan mätobjekt och givare.
  • Flödeshastighet och överföringsmedium.

Svarstiden kan bli längre med tiden beroende på att ingående material förändras av bl a hög temperatur. Ett exempel är om ett lim blir sprött, förvandlas till poröst pulver och därmed får andra värmeledande egenskaper.

 

Givarens svarstid beror på hur snabbt den antar mätobjektets temperatur. Snabba givare ska ha liten massa och god värmeledningsförmåga in till sensorn.
Givarens svarstid beror på hur snabbt den antar mätobjektets temperatur. Snabba givare ska ha liten massa och god värmeledningsförmåga in till sensorn.

Därför är Pentronics givare bättre

Naturlagar går inte att förhandla om. Nästan lika svårt är det att rucka på DIN-normer. Anslutningar, dimensioner och liknande måste följas för att givaren ska passa in i processen.
En standardgivare från Pentronic håller sig inom DINs ramar, men följer naturlagarna bättre än andra fabrikat. Därför får du en temperaturgivare med mätbart bättre prestanda från Pentronic.
Så här gör Pentronic:
Skyddsfickan har en utfyllnad av metall i spetsen. Mätinsatsen sitter med "sugpassning".
Sensorn är inbäddad i metall. Det ger bästa värmeledning tvärs givarspetsen, säkrare mätning och snabbare svar.
Andra fördelar är ökad vibrationstålighet och att man slipper kontaktpastor, vilket gör att givaren kan monteras med spetsen uppåt.

 

 

Konventionell DIN-standard, form B har isolerade lager av luft och kermaikpulver.
Konventionell DIN-standard, form B har isolerade lager av luft och kermaikpulver.
Pentronics temperaturgivare har metalliska utfyllnader mellan skyddsrör, mätinsats och mätsensor. Det ger säkrare mätning vid korta instick, snabbare mätsvar och bättre vibrationstålighet samt eliminerar behovet av kontaktpastor.
Pentronics temperaturgivare har metalliska utfyllnader mellan skyddsrör, mätinsats och mätsensor. Det ger säkrare mätning vid korta instick, snabbare mätsvar och bättre vibrationstålighet samt eliminerar behovet av kontaktpastor.

God Tvärskontakt

God värmeöverföring mellan mätobjekt och sensor är avgörande för mätresultatet.
Givare byggda enligt tillämpad DIN form B har två isolerande skikt på vägen: En luftspalt mellan skyddsficka och mätinsats samt keramiskt pulver runt sensorn för att den inte ska ligga och "skramla".

Se upp för müsli-effekten

I vibrerande miljöer kan Pt100-givare byggda enligt tillämpad DIN drabbas av ett fenomen som kallas "müsli-effekten". Vibrationerna gör att pulvret runt sensorn kan flytta på sig. Beroende på givarens montering kan två saker hända:

  • När spetsen pekar nedåt, stockar sig pulvret i botten och pressar sensorn uppåt precis som russinen i ett müsli-paket. Slutligen kan tilledarna brytas av.
  • Om givaren är placerad med spetsen över horisontalplanet "rinner" pulvret bakåt och efterlämnar en luftspalt mellan sensor och skyddsrör, vilket gör att mätelementet får utrymme att slå mot rörväggen.
2 12 1 W197
2 12 2 W197

Korta instick

Det vanligaste problemet med temperaturgivare är
s k skyddsrörsförluster. Det är relationen mellan värmeledningen tvärs givarspetsen och avledningen längs givaren. Den inverkar främst vid korta instick.
DIN-normerna har tagit hänsyn till skyddsrörsförluster i de föreskrivna instickslängderna där den kortaste är 160 mm. I praktiken används givare med väsentligt kortare instick, vilket leder till mätfel.
Med Pentronics konstruktion kan du använda kortare givare med bibehållen mätsäkerhet.

Tack vare bättre värmelednings-förmåga tvärs givarspetsen klarar Pentronics temperaturgivare kor-tare instick än givare tillverkade enligt tillämpad DIN-standard.
Tack vare bättre värmelednings-förmåga tvärs givarspetsen klarar Pentronics temperaturgivare kor-tare instick än givare tillverkade enligt tillämpad DIN-standard.

Värmeavledning

I vissa fall, främst vid ytmätning, har de standardiserade givarformerna uppenbara nackdelar. Här gäller det att göra givaren så liten som möjligt, så att den inte påverkar värmebalansen hos mätobjektet.
Ytgivarens värmeledningsförmåga ska vara väsentligt bättre än mätobjektets. Det viktigaste är att givaren har bra anliggning mot ytan så att man slipper isolerande luftspalter.

2 18 W200

Reducerad spets

Svarstiden bestäms av hur lång tid det tar att värma upp givarspetsen. Ju mer material, desto längre tid.
Å andra sidan måste godset vara tillräckligt tjockt för att klara höga tryck och flöden.
Standardiserade temperaturgivare är ofta en kompromiss som ska tillfredsställa många. I många tillämpningar kan man minska godstjockleken och snabba på mätningen. Pentronic bygger flera standardgivare med reducerad spets. Vi skräddarsyr även givare och anpassar givarspetsen till aktuella tryck, flöden och prestandakrav.

Med egen svarvavdelning kan Pentronic specialanpassa givarna efter krav och mätmiljö. Ett exempel är reducerade mät-spetsar för snabbare mätsvar.
Med egen svarvavdelning kan Pentronic specialanpassa givarna efter krav och mätmiljö. Ett exempel är reducerade mät-spetsar för snabbare mätsvar.

Kompetens Engagemang Flexibilitet

Footer

Pentronic AB

Bergsliden 1
593 96 Västervik
Sweden
Tel: +46 490-258500
E-mail: info@pentronic.se

Öppettider

Maj - september: 08:00 - 16:00
Oktober - april: 08:00 - 16:30

Lunch: 12:00 - 12:45

Följ oss

Anmälan PentronicNytt & Nyhetsbrev »
Följ oss på LinkedIn »
Personuppgiftshantering och cookies »

Stolt Leverantör till
Ski Team Sweden

För att ge dig en bättre upplevelse använder sig denna webbplats av cookies, genom att fortsätta använda webbplatsen godkänner ni vår integritetspolicy. GODKÄNN
Privacy & Cookies Policy

Privacy Overview

This website uses cookies to improve your experience while you navigate through the website. Out of these cookies, the cookies that are categorized as necessary are stored on your browser as they are essential for the working of basic functionalities of the website. We also use third-party cookies that help us analyze and understand how you use this website. These cookies will be stored in your browser only with your consent. You also have the option to opt-out of these cookies. But opting out of some of these cookies may have an effect on your browsing experience.
Nödvändigt
Alltid aktiverad

Necessary cookies are absolutely essential for the website to function properly. This category only includes cookies that ensures basic functionalities and security features of the website. These cookies do not store any personal information.

Ej nödvändigt

Any cookies that may not be particularly necessary for the website to function and is used specifically to collect user personal data via analytics, ads, other embedded contents are termed as non-necessary cookies. It is mandatory to procure user consent prior to running these cookies on your website.

En digital lösning från Everday