การเลือกเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิที่เหมาะสม: เทอร์โมคัปเปิล, RTD และอินฟราเรด

อุณหภูมิเป็นหนึ่งในตัวแปรทางกายภาพที่ถูกวัดมากที่สุดในอุตสาหกรรม — มีอิทธิพลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ประสิทธิภาพของกระบวนการ และความปลอดภัย เซ็นเซอร์สามประเภทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือ เทอร์โมคัปเปิล, ตัวตรวจจับอุณหภูมิแบบความต้านทาน (RTDs), และ เซ็นเซอร์อินฟราเรด (IR). แต่ละชนิดมีหลักการวัด จุดแข็ง และกรณีการใช้งานในอุดมคติของตัวเอง

เทอร์โมคัปเปิล (TCs)

หลักการ โลหะต่างชนิดกันสองชนิดที่เชื่อมต่อกันที่ปลายด้านหนึ่งจะสร้างแรงดันไฟฟ้าตามสัดส่วนกับอุณหภูมิ (ผลกระทบ Seebeck)

ข้อดี

• ช่วงอุณหภูมิกว้าง (–200 °C ถึง +1800 °C ขึ้นอยู่กับชนิด)
• ทนทานและทนต่อการสั่นสะเทือน
• เวลาตอบสนองรวดเร็ว
• ง่าย ราคาค่อนข้างต่ำ

ข้อจำกัด

• ความแม่นยำต่ำกว่า RTD
• ค่าเอาต์พุตเปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิสูง
• ต้องมีการชดเชยรอยต่ออ้างอิง

การใช้งานทั่วไป

• เตาหลอม, เตาเผา, ระบบไอเสีย, กังหันก๊าซ
• สภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่รุนแรงและมีอุณหภูมิสูง

ตัวตรวจจับอุณหภูมิแบบความต้านทาน (RTDs)

หลักการ ความต้านทานของโลหะ (โดยทั่วไปคือแพลตินัม) จะเพิ่มขึ้นอย่างคาดการณ์ได้ตามอุณหภูมิ

ข้อดี

• ความแม่นยำและความเสถียรสูง
• ทำซ้ำได้ดีเยี่ยม
• เหมาะสำหรับการควบคุมกระบวนการที่แม่นยำ
• ช่วงการทำงานที่ดี (–200 °C ถึง +600 °C)

ข้อจำกัด

• มีค่าใช้จ่ายสูงกว่าเทอร์โมคัปเปิล
• ตอบสนองช้ากว่า (ขึ้นอยู่กับการก่อสร้าง)
• เปราะบางกว่าในการสั่นสะเทือนหรือแรงกระแทกที่รุนแรง

การใช้งานทั่วไป

• การแปรรูปอาหารและเครื่องดื่ม, ยา
• การวัดในห้องปฏิบัติการ, มาตรฐานการสอบเทียบ
• การควบคุม HVAC, ห้องสิ่งแวดล้อม

เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิอินฟราเรด (IR)

หลักการ วัดการแผ่รังสีความร้อนที่ปล่อยออกมาจากวัตถุ โดยไม่ต้องสัมผัสโดยตรง

ข้อดี

• ไม่สัมผัส — เหมาะสำหรับเป้าหมายที่เคลื่อนที่ ร้อน หรือเป็นอันตราย
• เวลาตอบสนองทันที
• สามารถวัดอุณหภูมิที่สูงมากได้ (สูงถึง ~3000 °C ในรุ่นพิเศษ)
• ไม่มีความเสี่ยงในการปนเปื้อนผลิตภัณฑ์

ข้อจำกัด

• ความแม่นยำได้รับผลกระทบจากค่าการแผ่รังสี ฝุ่น ละอองไอน้ำ หรือสิ่งกีดขวางทางแสง
• จำกัดเฉพาะอุณหภูมิพื้นผิว
• จุดวัดแคบ (อาจต้องมีการจัดตำแหน่ง)

การใช้งานทั่วไป

• การผลิตเหล็กและแก้ว
• การบำรุงรักษาไฟฟ้า (จุดร้อน)
• สายพานลำเลียงการแปรรูปอาหาร
• การวินิจฉัยทางการแพทย์ (เครื่องวัดอุณหภูมิหน้าผาก)

ตรรกะการเลือก: จากความต้องการของกระบวนการสู่การเลือกเซ็นเซอร์

กระบวนการคัดเลือกที่มีโครงสร้างช่วยให้เกิดความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพทางเทคนิค ต้นทุน และการบำรุงรักษา:

1. กำหนดเป้าหมายการวัด

• เป็น พื้นผิว หรือ อุณหภูมิภายใน?
• วัตถุคงที่หรือเคลื่อนที่? เป็นไปได้ที่จะสัมผัส?

2. พิจารณาช่วงอุณหภูมิและสภาพแวดล้อม

• ความร้อนจัด → เทอร์โมคัปเปิลหรือ IR พิเศษ
• กระบวนการที่มีความแม่นยำปานกลาง → RTD
• เป้าหมายที่เคลื่อนที่/เป็นอันตราย → IR

3. จับคู่ข้อกำหนดด้านความแม่นยำ

• ห้องปฏิบัติการและการสอบเทียบ → RTD
• การตรวจสอบทางอุตสาหกรรมที่ยอมรับได้ ±2–3 °C → TC หรือ IR

4. คำนึงถึงเวลาตอบสนอง

• การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว → เทอร์โมคัปเปิลหรือ IR
• กระบวนการที่เสถียร → RTD

5. ประเมินการติดตั้งและการบำรุงรักษา

• การสั่นสะเทือนอย่างรุนแรง → TC
• การเข้าถึงที่จำกัด → IR (ไม่มีการเดินสายไฟไปยังจุดกระบวนการ)
• ความเสถียรในระยะยาว → RTD

ตารางอ้างอิงด่วน

*ขึ้นอยู่กับรุ่นและเลนส์

ข้อคิดสุดท้าย

ไม่มีเซ็นเซอร์ชนิดใดที่ชนะในทุกสถานการณ์ เทอร์โมคัปเปิล เก่งในสภาวะที่รุนแรง RTD ให้ความแม่นยำที่ไม่มีใครเทียบได้ และ เซ็นเซอร์อินฟราเรด ทำให้สิ่งที่เป็นไปไม่ได้เป็นไปได้ด้วยการวัดแบบไม่สัมผัส การทำความเข้าใจกระบวนการ ข้อจำกัด และประสิทธิภาพที่ต้องการของคุณจะชี้ให้คุณเลือกได้อย่างถูกต้อง — และรับประกันความแม่นยำ ความน่าเชื่อถือ และประสิทธิภาพในระยะยาว