Pomiar wielkości nieelektrycznych - mierniki temperatury i wilgotności

Mierniki temperatury

Fot. 1. Pirometr Voltcraft IR 900-30S

Temperatura to bez wątpienia najczęściej mierzona wielkość nieelektryczna. Jej znajomość pozwala na ocenę stanu obiektu i kontrolę procesu, umożliwiając lokalizację i diagnostykę badanych elementów. Pomiar tej wartości nieelektrycznej jest konieczny i nieoceniony w przypadku kontroli procesu produkcji, w systemach magazynowania, instalacji HVAC, a także w budownictwie. Zastosowanie specjalistycznych przyrządów pomiarowych oraz czujników temperatury pozwala na uzyskiwanie danych w szerokim zakresie pomiarowym. Temperaturę mierzy się metodami kontaktowymi (termorezystory, termopary) i bezkontaktowymi (pirometry i kamery).

Obecnie najszerzej stosowanymi w przemyśle typami czujników są termorezystory i termopary, które górują nad innymi niską ceną i dużą dokładnością wskazań. Tego typu czujniki stosowane są zarówno w urządzeniach stacjonarnych, kontrolnych, jak i przenośnych termometrach elektronicznych.

Urządzeniem wykorzystującym termoparę typu K jest termometr cyfrowy Voltcraft K204 z czterema kanałami pomiarowymi. Pozwala na wykonywanie pomiarów o wysokiej dokładności w szerokim zakresie od -200 do +1370°C i spełnia najwyższe wymagania jakościowe. Urządzenie wyposażone jest w złącze RS-232, przez które można odczytywać i edytować dane na komputerze za pomocą dołączonego oprogramowania.

Standardem dla wielu aplikacji staje się pomiar temperatury metodą bezkontaktową. Aparatura tego typu jest coraz dokładniejsza i tańsza, zatem jej wykorzystanie staje się bardziej powszechne. Pirometry dostępne są obecnie praktycznie dla każdego użytkownika, tego pracującego w przydomowym warsztacie, jak i profesjonalnego diagnosty.

Przykładowym urządzeniem o rozbudowanych funkcjach pomiarowych jest pirometr Voltcraft IR 900-30S, który pozwala także na ustawienie współczynnika emisyjności badanych powierzchni za pomocą stykowego pomiaru temperatury. Pirometr ten umożliwia uzyskanie precyzyjnych wartości pomiarowych i informuje o przekroczeniu ustawionych wartości alarmowych. Model IR 900-30S pozwala na wykorzystanie funkcji wartości minimalnej, maksymalnej, funkcji wartości średniej oraz różnicy, a także zapis do 20 wartości pomiarowych. Pracuje w zakresie od -50 do +900°C.

Termowizja pozwala na kontrolę zużycia wewnętrznych i zewnętrznych elementów maszyn, kontrolę izolacji instalacji CO czy diagnozę urządzeń, w których występują napięcia rzędu kilkuset kilowoltów i natężenie prądu o wartości setek amperów, bez ich wyłączania. Dzięki temu kontrola ich stanu jest prosta i całkowicie bezpieczna.

Kamery termowizyjne w porównaniu do sprzętu wykorzystującego metody kontaktowe, charakteryzują się mniejszą dokładnością pomiarową, a także wymagają znajomości współczynnika emisyjności badanego materiału. W związku z tym kontrola i interpretacja termogramu może wymagać większej wiedzy w przypadku np. pomiaru materiałów o różnych właściwościach emisyjności na jednym obszarze.

Jedną z wielu przystosowanych do aplikacji przemysłowych jest kamera termowizyjna Flir E4, która łączy w sobie wszystkie parametry umożliwiające niezawodną pracę i dokładną diagnozę. Dzięki funkcji MSX (Multi Spectral Dynamic Imaging), czyli obrazowania wielowidmowego, pozwala na obserwację badanych obszarów przez nałożenie zdjęć termicznych na cyfrowe.

Funkcja ta sprawia, że kontrola stanu urządzeń jest jeszcze dokładniejsza, obarczona mniejszym błędem pomiarowym, a także umożliwia obserwację szczegółów i zarysów obiektów, co jest nieocenione w przypadku pomiaru niewielkich obiektów, np. szaf sterowniczych. Dzięki dostępowi do obrazów w formacie JPG zapisywanych wraz ze wszystkimi danymi radiometrycznymi na karcie miniSD lub bezpośrednio na komputerze PC (dzięki złączu typu miniUSB) praca z kamerą Flir E4 nie wymaga zakupu dodatkowych akcesoriów. Oprogramowanie FLIR Tools pozwala także na szybką i prostą analizę.

Mierniki wilgotności

Fot. 2. Higrometr Voltcraft PL-100TRH

Wilgotność jest kolejną, bardzo ważną wielkością nieelektryczną, od której uzależnionych jest wiele procesów. Wymaga stałej kontroli w miejscach magazynowania i podczas procesów produkcyjnych, gdyż w przypadku nieodpowiednich wartości może zmienić parametry fizyczne materiałów oraz tempo reakcji chemicznych.

Przy zbyt niskiej wilgotności częściej występują groźne dla sprzętu elektronicznego wyładowania elektrostatyczne, a w przypadku nadmiernej wilgotności pojawiają się odpowiednie warunki do rozwoju bakterii i pleśni, co w konsekwencji negatywnie wpływa na efekty procesów technologicznych i zdrowie pracowników.

Do pomiaru wilgotności warto wykorzystać urządzenia wielofunkcyjne, które potrafią przekazać informacje o wilgotności i innych parametrach jednocześnie. Jednym z nich jest higrometr Voltcraft PL-100TRH, który wyświetla wartości temperatury oraz wilgotności jednocześnie na ekranie. Higrometr wskazuje także wartość temperatury punktu rosy.

Mierniki wilgotności sprawdzają się w zastosowaniach przemysłowych, laboratoriach, a także w pomiarach domowych. Pomiar wilgotności okazuje się wyjątkowo ważny szczególnie w budownictwie, w kontroli warunków klimatycznych, w magazynach, a także podczas transportu materiałów wrażliwych.

Wśród mierników wilgotności można wyróżnić wilgotnościomierze inwazyjne oraz nieinwazyjne. Pierwsze bazują na pracy czujników ingerujących w strukturę badanego materiału, drugie pracują przy wykorzystaniu czujników zewnętrznych badających wilgotność bez wnikania w kontrolowaną strukturę.

Na rynku są dwa główne typy czujników wilgotności: higroskopowe i kondensacyjne. Czujniki higroskopowe wykorzystują fakt zmiany własności elektrycznych materiałów pod wpływem wchłaniania wilgoci. Najczęściej jest to pojemność (czujniki pojemnościowe) i rezystancja (czujniki rezystancyjne). Natomiast w higrometrach kondensacyjnych wilgotność jest wyznaczana pośrednio na podstawie pomiaru temperatury skraplania. Często o takich czujnikach mówi się, że są z tzw. chłodzonym lustrem.

Przykładem miernika mającego czujnik rezystancyjny badający wilgotność powietrza jest higrometr Voltcraft HT200. Natomiast jednym z mierników pracujących dzięki wykorzystaniu czujnika mierzącego wilgotność na podstawie rezystancji materiału jest wilgotnościomierz Voltcraft FM-400. Jest wytrzymałym i dokładnym miernikiem, który pozwala na zbadanie wilgotności zróżnicowanych materiałów, m.in. drewna oraz materiałów budowlanych, takich jak tynk czy jastrych.

Ma zintegrowane krzywe charakterystyczne dla trzech grup drewna i czterech grup materiałów budowlanych, które pozwalają na zwiększenie precyzji wykonywanych pomiarów. Po wykonaniu badań urządzenie wskazuje informacje w procentach, informuje o tym, czy materiał jest suchy, wilgotny czy mokry, a także umożliwia porównanie uzyskanych wyników przy wykorzystaniu wskaźnika słupkowego.

Conrad Electronic Sp. z o.o.
www.conrad.pl