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温度验证采用热电阻还是热电偶好?

日期: 2015-06-26
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随着中国2010新版GMP的颁布和实施,广大制药企业有了更多发展,同时也带来了新的竞争压力,特别是对产品的质量管理有了更高的要求,对许多企业来说,提高产品质量管理,增强企业核心竞争力,顺利通过新版GMP认证工作,迫在眉睫。

新版GMP的实施,对药厂制药设备的温度验证工作要求越来越严格,各药厂在温度验证系统性能上要求也越来越严。为满足药企温度验证的需求,市场上出现了不同的温度验证设备,有进口和国产,也有有线和无线温度验证系统之分,各厂家在制造方面,有配套采用热电阻或热电偶来进行温度验证的不同选择,那么药企在温度验证方面是采用热电阻还是热电偶好呢?

我们从以下的内容中,可以逐渐摸清这两种产品的特性和优劣。

热电偶介绍  

热电偶是一种常用的感温元件,它把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表转换成被测介质的温度。基本原理是两种不同成份的均质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过,此时两端之间就存在Seebeck电动势——热电动势,这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极,温度较高的一端为工作端,温度较低的一端为自由端,自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系,制成热电偶分度表; 分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的,不同的热电偶具有不同的分度表。在热电偶回路中接入第三种金属材料时,只要该材料两个接点的温度相同,热电偶所产生的热电势将保持不变,即不受第三种金属接入回路中的影响。因此,在热电偶测温时,接入测量仪表,测得热电动势后,即可知道被测介质的温度。但是要注意,热电偶测温时,受传感器两端的影响,即使测温端做的再好,其接入仪器一端的工业现场中,或者说是灭菌设备的周围环境中的冷端补偿都会受外界环境变化的影响,外界环境的冷热,直接影响测温结果,所以热电偶除了在实验室中,其实是极难做到高精度的。这就是为什么热电偶要求现场校准,相对来说可以减少部分因环境温度改变引起的偏差。

热电阻介绍

热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。铂电阻,随着温度的升高,其电阻值也升高,且基本被认为是线性的,只要测得铂电阻的电阻值,就可以计算出铂电阻所处环境的温度值,不受外界环境的影响,所以铂电阻是理想的温度传递标准,它不仅广泛应用于工业测温和精密温度测量领域,而且被制成标准的基准仪。

热电阻温度计的主要优点有:灵敏度高,稳定性强,测量精度高,复现性好;有较大的测量范围,尤其是在低温方面;易于使用在自动测量中,也便于远距离测量。同样,热电阻也有缺陷,需要电源激励,不能够瞬时测量温度的变化,在高温(大于850℃)测量中准确性不好;易于氧化和不耐腐蚀。工业用热电阻一般采用Pt100,Pt10,Cu50,Cu100,铂热电阻的测温的范围一般为零下200-800℃,铜热电阻为零下40到140℃。热电阻和热电偶一样的区分类型,但是他却不需要补偿导线,而且比热电偶便宜。

热电阻和热电偶的区别

第一、信号的性质。热电阻本身是电阻,温度的变化,使电阻产生正的或者是负的阻值变化;而热电偶是产生感应电压的变化,他随温度的改变而改变。虽然都是接触式测温仪表,但它们的测温范围不同。热电偶使用在温度较高的环境,这类仪表一般用于500度以上的较高温度,低温区时输出热电势很小,当电势小时,对抗干扰措施和二次表的要求很高,否则测量不准,还有,在较低的温度区域,冷端温度的变化和环境温度的变化所引起的相对误差就显得很突出,不易得到全补偿。这时在中低温度时,一般使用热电阻测,温范围为-200~500度。

第二、工作中的现场判断。热电偶有正负极、补偿导线也有正负之分,首先保证连接,配置正确。在运行中,常见的有短路,断路,接触不良和变质。检查时,要使热电偶与二次表分开,用工具短接二次表上的补偿线,表指示室温再短接热电偶接线端子,表批示热电偶所在的环境温度(不是,补偿线有故障),再用万用表mv档大体估量热电偶的热电势(如正常,请检查工艺)。

热电阻短路和断路用万用表可判断,在运行中,怀疑短路,只要将电阻端拆下一个线头看显示仪表,如到最大,热电阻短路回零,导线短路,保证正常连接和配置时,表值显示低或不稳,保护管可能性进水了显示最大,热电阻断路显示最小短路。

第三、从材料上分,热电阻是一种金属材料,具有温度敏感变化的金属材料,热电偶是双金属材料,既两种不同的金属,由于温度的变化,在两个不同金属丝的两端产生电势差。

第四、两种传感器检测的温度范围不一样,热电阻一般检测0-150度温度范围(当然可以检测负温度),热电偶可检测0-1000度的温度范围(甚至更高)所以,前者是低温检测,后者是高温检测。

使用热电阻成为未来趋势

我们知道验证仪和巡检仪早期大都配置的是热电偶,主要基于热电偶的优点:构造简单,使用方便,机械强度高,耐压性能好,热响应时间快,测量范围广。其与热电阻相比主要缺点就是稳定性和准确度要低很多,大部分工业环境下测量精度都会低于正负0.5度,与验证指南要求的校准后达到正负0.5度那就存在明显的差距。

铂电阻测温的准确度和稳定性比热电偶要高很多,这在温度测量领域是众所周知的,之所以有很多厂家没选择使用铂电阻,是因为无法解决铂电阻的抗振和防水问题。温度巡检仪已经有几十年的使用历史,在最初的时候,生产工艺和材料不能使其解决铂电阻的问题。热电阻以往加工工艺大都是陶瓷铠装或者玻璃铠装,特别不抗震,所以大都使用廉金属T型热电偶,并且延续至今。

随着科技的发展和加工工艺的进步,解决铂电阻的防水抗振问题已经不是什么难题,如薄膜铂电阻等等,热电阻已被广泛应用于工业测量和高精密测量,如大输液水浴灭菌柜、蒸汽灭菌柜上的温度探头等。同时多家企业生产的温度验证系统也使用上了热电阻探头,如深圳研工的有线验证仪,法国TIM的无线温度记录仪。

 

深圳市研工科技有限公司有线温度验证系统热电阻温度传感器

研工温度验证仪主要搭配薄膜铂电阻,采用TTP全特氟龙防护技术封装工艺,真正做到高稳定、高精度,防水抗震。

 

 

特氟龙技术.png

 

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