Om betrouwbare temperatuurmetingen uit te voeren, is de eerste stap het selecteren van het juiste temperatuurinstrument, ook wel temperatuursensor genoemd. Thermokoppels, thermistors, platina-weerstandsthermometers (RTD's) en temperatuur-IC's behoren tot de meest gebruikte temperatuursensoren bij het testen.
Het volgende is een inleiding tot de kenmerken van thermokoppels en thermistoren.
Thermokoppels: Thermokoppels zijn de meest gebruikte temperatuursensoren bij temperatuurmeting. Hun belangrijkste voordelen zijn een breed temperatuurbereik en aanpassingsvermogen aan verschillende atmosferische omgevingen. Ze zijn ook robuust, goedkoop, hebben geen stroomvoorziening nodig en zijn de goedkoopste optie. Een thermokoppel bestaat uit twee verschillende metaaldraden (metaal A en metaal B) die aan één uiteinde zijn verbonden. Wanneer één uiteinde van het thermokoppel wordt verwarmd, ontstaat er een potentiaalverschil in het thermokoppelcircuit. Met behulp van het gemeten potentiaalverschil kan de temperatuur worden berekend.
De relatie tussen spanning en temperatuur is echter niet-lineair. Vanwege dit niet-lineaire verband is een tweede meting nodig voor een referentietemperatuur (Tref). De spannings-temperatuurconversie wordt vervolgens intern verwerkt door de software of hardware van de testapparatuur om uiteindelijk de thermokoppeltemperatuur (Tx) te verkrijgen. Zowel de Agilent 34970A als de 34980A data-acquisitie-eenheden hebben ingebouwde-meet- en verwerkingsmogelijkheden.
Kortom, thermokoppels zijn de eenvoudigste en meest veelzijdige temperatuursensoren, maar ze zijn niet geschikt voor hoge-precieze metingen en toepassingen.
Thermistoren daarentegen gebruiken halfgeleidermaterialen en hebben meestal een negatieve temperatuurcoëfficiënt, wat betekent dat hun weerstand afneemt naarmate de temperatuur stijgt. Temperatuurveranderingen veroorzaken grote weerstandsveranderingen, waardoor dit de meest gevoelige temperatuursensoren zijn. Thermistors hebben echter een extreem slechte lineariteit en zijn sterk afhankelijk van het fabricageproces. Fabrikanten bieden geen gestandaardiseerde thermistorprofielen.
Thermistors zijn erg klein en reageren snel op temperatuurveranderingen. Ze hebben echter wel een stroombron nodig, en door hun kleine formaat zijn ze extreem gevoelig voor zelfverhittingsfouten.
Thermistors meten de absolute temperatuur op twee draden en bieden een goede nauwkeurigheid, maar ze zijn duurder dan thermokoppels en hun meetbare temperatuurbereik is kleiner. Een veelgebruikte thermistor heeft een weerstand van 5kΩ bij 25 graden, waarbij een temperatuurverandering van 1 graad een weerstandsverandering van 200Ω veroorzaakt. Merk op dat de leidingweerstand van 10Ω slechts een verwaarloosbare fout van 0,05 graden introduceert. Het is ideaal voor stroomregeltoepassingen die een snelle en gevoelige temperatuurmeting vereisen. Het kleine formaat is voordelig voor toepassingen met beperkte ruimte-, maar zelfverhittingsfouten moeten worden voorkomen.
Thermistoren hebben ook hun eigen meettechnieken. Hun kleine formaat is een voordeel; ze stabiliseren snel en veroorzaken geen thermische belasting. Dit maakt ze echter ook minder robuust, en hoge stromen kunnen zelfverhitting veroorzaken. Omdat een thermistor een resistief apparaat is, zal elke stroombron warmte genereren als gevolg van stroom. Vermogen is gelijk aan het product van het kwadraat van de stroom en de weerstand. Daarom moet een kleine stroombron worden gebruikt. Blootstelling aan hoge temperaturen zal leiden tot permanente schade aan de thermistor.
Deze introductie tot twee soorten temperatuurinstrumenten is bedoeld als hulpmiddel voor uw werk en studie.