Sensori di temperatura in base all’applicazione
Tecnologia di misurazione

Tecnologia di misurazione

Design a film sottile

ifm utilizza un metodo di costruzione collaudato. L’elemento RTD viene innanzitutto collegato a un sottile film conduttore. Ciò riduce la massa termica dei fili di collegamento. Successivamente, film conduttore ed elemento RTD vengono applicati su uno speciale supporto di montaggio. Il supporto posiziona con precisione l’elemento RTD e lo preme contro la parete interna della guaina della sonda con una forza costante. In questo modo, vi è un contatto diretto, costante e controllato tra l’elemento RTD e la guaina, riducendo così al minimo la massa termica che separa l’elemento RTD dal fluido di processo. Il risultato: un tempo di risposta rapido e ripetibile.

Nei termometri a resistenza convenzionali e negli strumenti di misura della temperatura l’elemento di misura è fuso nella punta del tubo della guaina. Il composto di rivestimento funge da isolante, rallentando il trasferimento di calore all’elemento RTD. Normalmente la collocazione dell’elemento RTD non avviene in modo controllato, bensì l’elemento viene semplicemente mandato per i fili di collegamento nella guaina e incollato. Entrambi i fattori hanno come conseguenza una cattiva riproducibilità e un cattivo tempo di reazione.

Fanno parte dei dispositivi ifm con design a film sottile le famiglie di prodotti TN, TR, TA, TK, TV, TT e TM.

Punta in metallo composito

Questo design ifm utilizza un processo rivoluzionario in cui l’elemento RTD è legato, metallicamente, alla parete interna in rame della punta della sonda. Ne consegue una massa termica molto esigua e, quindi, una trasmissione ottimale del calore. Con la tecnologia dei compositi metallici, tutte le particelle di polimero vengono rimosse in modo che il sensore possa essere utilizzato anche a temperature più elevate. Inoltre, questo design composito della punta, rispetto al nostro già reattivo design a film sottile, offre una velocità di risposta doppia.

L’immagine in basso riporta il confronto diretto tra i tempi di reazione del design a film sottile e quelli del design dei compositi metallici.

Il design dei compositi metallici è eccellente per:

i processi di pastorizzazione UHT (Ultra High Temperature)
i processi di pastorizzazione HTST (High Temperature Short Time)
le misurazioni SIP (Sterilization-in-Place)
i processi continui che richiedono una velocità di reazione rapida e una misurazione esatta della temperatura

I sensori ifm della famiglia TA2 per applicazioni alimentari e igieniche hanno una punta in metallo composito.

Sensore a monitoraggio automatico con due elementi

I sensori della famiglia TCC hanno due elementi sensibili che si controllano da soli e danno un corrispondente avviso in caso di deriva del segnale. La resistenza dell’elemento PTC (Positive Temperature Coefficient) aumenta con l’aumentare della temperatura. La resistenza dell’elemento NTC (Negative Temperature Coefficient) diminuisce con il diminuire della temperatura.

Poiché gli elementi PTC e NTC reagiscono in direzione opposta alle variazioni di temperatura, il microprocessore misura la differenza tra loro e avvisa l'utente se la precisione diminuisce.

Tecnologia a infrarossi senza contatto

Gli strumenti di misura della temperatura a infrarossi, talvolta chiamati anche pirometri, rilevano la quantità di radiazione infrarossa (IR) emessa dall’oggetto. La radiazione infrarossa viene riflessa da una lente su un rivelatore che converte l’energia in un segnale elettronico. Questa tecnologia consente misurazioni della temperatura senza contatto.

In un certo senso, tutti gli oggetti con una temperatura superiore a -273 °C (0K) emettono energia infrarossa. La capacità dell’oggetto di emettere questa energia è definita emissività (ε). Numerosi fattori, ad es. il materiale e il tipo di superficie, si riflettono sull’emissività di un oggetto. Il metallo lucidato ha un'emissione molto inferiore a quella dello stesso metallo che ha una superficie ruvida. In Internet, nei libri tecnici ecc. si possono trovare informazioni sull’emissività, tuttavia nella pratica i valori possono variare a causa dell’ambiente dell’oggetto, della forma e di altri fattori. La seguente tabella riporta alcuni esempi:

Emissività ε

Materiale	[%]	Materiale	[%]
Corpo nero	100	Vetro	85...95
Grafite	98	Ossido di ferro	85...89
Pelle, umana	98	Smalto	84...88
Forno	96	Gesso	80...90
Bitume (carta catramata)	96	Legno	80...90
Acqua	92...98	Tessili	75...88
Asfalto	90...98	Corpo riscaldante	80...85
Fornello	95	Rame, ossidato	78
Marmo	94	Argilla refrattaria	75
Gomma, nera	94	Ossido d’alluminio	76
Mattone	93...96	Cuoio	75...80
Terra	92...96	Clinker, vetrificato	75
Pitture e vernici, opache	96	Carta	70...94
Pitture e vernici, lucide	92	Acciaio, ossidabile rosso	69
Intonaco a calce	91	Plastica, opaca	65...95
Sabbia	90	Calcestruzzo	55...65
Cemento	90	Ottone, ossidato	56...64
Pane nel forno	88	Acciaio, inossidabile	45

I pirometri IR sono eccellenti per:

controllare la presenza di oggetti molto caldi (fino a 2500 °C)
la misurazione della temperatura di oggetti simili (necessaria per la misurazione precisa del fattore di emissività)
Comparti industriali come la produzione dell’asfalto, acciaierie, cristallerie ecc.

ifm offre i sensori di temperatura a infrarossi nella serie TW.