Cảm biến nhiệt độ xử lý sự thay đổi nhiệt độ nhanh chóng hoặc sốc nhiệt dựa trên thiết kế và vật liệu xây dựng của chúng. Dưới đây là một số khía cạnh chính cần xem xét:
Thời gian phản hồi: Thời gian phản hồi rất quan trọng trong cảm biến nhiệt độ, đặc biệt là trong các ứng dụng cần phát hiện nhanh sự thay đổi nhiệt độ để kiểm soát quy trình hoặc đảm bảo an toàn. Cặp nhiệt điện được ưa chuộng vì phản ứng nhanh do cấu trúc cơ bản của chúng sử dụng các kim loại khác nhau. Thiết kế này cho phép chúng tạo ra tín hiệu điện áp nhanh chóng để đáp ứng với sự thay đổi nhiệt độ, thường trong vòng một phần nghìn giây. Ngược lại, RTD và điện trở nhiệt, dựa vào sự thay đổi điện trở, thường có thời gian phản hồi chậm hơn, từ một phần giây đến vài giây. Thời gian phản hồi phụ thuộc vào các yếu tố như khối lượng nhiệt của cảm biến, vật liệu được sử dụng và môi trường mà nó hoạt động.
Độ bền cơ học: Độ bền cơ học của cảm biến nhiệt độ quyết định khả năng chịu được áp lực vật lý và sốc nhiệt của chúng. Cặp nhiệt điện, với cấu trúc hợp kim kim loại chắc chắn, vốn đã bền hơn và ít bị hỏng hóc cơ học hơn so với các cảm biến mỏng manh như RTD màng mỏng hoặc một số loại nhiệt điện trở nhất định. Độ bền này làm cho cặp nhiệt điện phù hợp với môi trường công nghiệp khắc nghiệt, nơi thường xuyên xảy ra rung động cơ học, thay đổi nhiệt độ nhanh hoặc tác động vật lý.
Quán tính nhiệt: Quán tính nhiệt đề cập đến khả năng của cảm biến phản ứng nhanh với những thay đổi về nhiệt độ mà không bị ảnh hưởng bởi khối lượng nhiệt của chính nó. Các cảm biến có khối lượng nhiệt thấp hơn, chẳng hạn như RTD màng mỏng hoặc một số loại nhiệt điện trở nhất định, có thể theo dõi sự dao động nhiệt độ nhanh chóng một cách chính xác hơn vì chúng nóng lên và nguội đi nhanh chóng. Ngược lại, RTD được làm bằng vật liệu cồng kềnh hơn hoặc có thiết kế đầu dò dày hơn có thể biểu hiện độ trễ nhiệt nhiều hơn, ảnh hưởng đến thời gian phản hồi và độ chính xác của chúng trong môi trường nhiệt độ động.
Khả năng tương thích vật liệu: Các vật liệu được sử dụng trong cảm biến nhiệt độ ảnh hưởng đáng kể đến khả năng chống sốc nhiệt của chúng. Ví dụ, các phần tử RTD bằng gốm được biết đến với khả năng chống sốc nhiệt cao so với các phần tử RTD màng mỏng dễ vỡ. Tương tự, các hợp kim kim loại được sử dụng trong cặp nhiệt điện được chọn vì khả năng chịu được nhiệt độ khắc nghiệt và thay đổi nhiệt độ nhanh chóng mà không bị suy giảm cấu trúc. Các vật liệu cách nhiệt xung quanh dây cặp nhiệt điện cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì tính toàn vẹn và hiệu suất của cảm biến trong điều kiện chu kỳ nhiệt.
Phạm vi nhiệt độ: Mỗi loại cảm biến nhiệt độ có một phạm vi nhiệt độ hoạt động cụ thể trong đó nó có thể đo nhiệt độ chính xác. Cặp nhiệt điện vượt trội trong các ứng dụng nhiệt độ cao, thường hoạt động đáng tin cậy lên tới 2300°C (4172°F), khiến chúng phù hợp với các quy trình công nghiệp khắc nghiệt như luyện kim loại hoặc các ứng dụng hàng không vũ trụ. RTD và nhiệt điện trở thường có giới hạn nhiệt độ tối đa thấp hơn nhưng mang lại độ chính xác và ổn định cao hơn trong phạm vi nhiệt độ vừa phải thường thấy trong hệ thống HVAC, động cơ ô tô và thiết bị thí nghiệm.
Cân nhắc khi lắp đặt: Thực hành lắp đặt đúng cách là điều cần thiết để tối đa hóa hiệu suất và tuổi thọ của cảm biến nhiệt độ trong môi trường dễ bị sốc nhiệt. Cảm biến phải được gắn chắc chắn để giảm thiểu ứng suất cơ học và độ rung, có thể dẫn đến hỏng hóc sớm. Nên sử dụng các vật liệu và kỹ thuật cách nhiệt, chẳng hạn như keo tản nhiệt hoặc chất cách điện bằng gốm, để đảm bảo tiếp xúc nhiệt tốt giữa cảm biến và bề mặt đo. Điều này giảm thiểu độ dốc nhiệt có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của cảm biến trong quá trình thay đổi nhiệt độ nhanh chóng.
