Per eseguire misurazioni affidabili della temperatura, il primo passo è selezionare lo strumento di temperatura corretto, noto anche come sensore di temperatura. Termocoppie, termistori, termometri a resistenza al platino (RTD) e circuiti integrati di temperatura sono tra i sensori di temperatura più comunemente utilizzati nei test.
Quella che segue è un'introduzione alle caratteristiche delle termocoppie e dei termistori.
Termocoppie: le termocoppie sono i sensori di temperatura più comunemente utilizzati nella misurazione della temperatura. I loro principali vantaggi sono un ampio intervallo di temperature e l'adattabilità a vari ambienti atmosferici. Sono anche robusti, economici, non richiedono alimentazione e rappresentano l’opzione più economica. Una termocoppia è costituita da due diversi fili metallici (metallo A e metallo B) collegati ad un'estremità. Quando un'estremità della termocoppia viene riscaldata, nel circuito della termocoppia esiste una differenza di potenziale. La temperatura può essere calcolata utilizzando la differenza di potenziale misurata.
Tuttavia, la relazione tra tensione e temperatura non è-lineare. A causa di questa relazione non-lineare, è necessaria una seconda misurazione per una temperatura di riferimento (Tref). La conversione della tensione-temperatura viene quindi elaborata internamente dal software o dall'hardware dell'apparecchiatura di prova per ottenere infine la temperatura della termocoppia (Tx). Entrambe le unità di acquisizione dati Agilent 34970A e 34980A sono dotate-di funzionalità di misurazione ed elaborazione integrate.
In breve, le termocoppie sono i sensori di temperatura più semplici e versatili, ma non sono adatte per misurazioni e applicazioni ad alta-precisione.
I termistori, invece, utilizzano materiali semiconduttori e hanno per lo più un coefficiente di temperatura negativo, il che significa che la loro resistenza diminuisce all'aumentare della temperatura. I cambiamenti di temperatura causano grandi cambiamenti di resistenza, rendendoli i sensori di temperatura più sensibili. Tuttavia, i termistori hanno una linearità estremamente scarsa e dipendono fortemente dal processo di produzione. I produttori non forniscono profili di termistori standardizzati.
I termistori sono molto piccoli e rispondono rapidamente ai cambiamenti di temperatura. Tuttavia, richiedono una fonte di corrente e le loro dimensioni ridotte li rendono estremamente sensibili agli errori di auto-riscaldamento.
I termistori misurano la temperatura assoluta su due fili, offrendo una buona precisione, ma sono più costosi delle termocoppie e il loro intervallo di temperatura misurabile è inferiore. Un termistore comunemente usato ha una resistenza di 5 kΩ a 25 gradi, con una variazione di temperatura di 1 grado che provoca una variazione di resistenza di 200 Ω. Si noti che la resistenza del cavo da 10 Ω introduce solo un errore trascurabile di 0,05 gradi. È ideale per le applicazioni di controllo corrente che richiedono una misurazione della temperatura rapida e sensibile. Le sue dimensioni ridotte sono vantaggiose per le applicazioni con limiti di spazio, ma è necessario prevenire errori di autoriscaldamento.
Anche i termistori hanno le proprie tecniche di misurazione. Le loro piccole dimensioni sono un vantaggio; si stabilizzano rapidamente e non creano carico termico. Tuttavia, questo li rende anche meno robusti e le correnti elevate possono causare l'auto-riscaldamento. Poiché un termistore è un dispositivo resistivo, qualsiasi fonte di corrente genererà calore a causa dell'alimentazione. La potenza è uguale al prodotto del quadrato della corrente e della resistenza. Pertanto, è necessario utilizzare una piccola fonte di corrente. L'esposizione a calore elevato provocherà danni permanenti al termistore.
Questa introduzione ai due tipi di strumenti di temperatura vuole essere utile per il tuo lavoro e i tuoi studi.