Nhiệt độ là một trong những thông số được kiểm soát thường xuyên trong sản xuất công nghiệp, phòng thí nghiệm, bảo quản thực phẩm, HVAC, điện – điện tử và nhiều lĩnh vực kỹ thuật khác.
Tuy nhiên, đo nhiệt độ hiện nay không còn đơn giản là đưa một đầu dò tiếp xúc với vật cần đo rồi đọc kết quả. Sự phát triển của công nghệ cảm biến, xử lý tín hiệu và đo không tiếp xúc đã tạo ra nhiều thế hệ máy đo nhiệt độ với khả năng đo nhanh hơn, linh hoạt hơn và phù hợp với những điều kiện mà phương pháp truyền thống khó đáp ứng.
Vậy các công nghệ hiện đại trong máy đo nhiệt độ đang được ứng dụng như thế nào?
Một trong những yếu tố quyết định khả năng đo của máy đo nhiệt độ là loại cảm biến được sử dụng. Tùy theo thiết kế và phạm vi ứng dụng, thiết bị có thể sử dụng các loại cảm biến như thermocouple, RTD, thermistor hoặc cảm biến hồng ngoại.
Thermocouple – phù hợp với dải nhiệt rộng
Thermocouple hoạt động dựa trên hiệu ứng nhiệt điện. Khi hai kim loại khác nhau tạo thành mạch điện và có sự chênh lệch nhiệt độ, một điện áp nhiệt điện được sinh ra và có thể được chuyển đổi thành giá trị nhiệt độ.
Ưu điểm của thermocouple là:
Có thể đo trong dải nhiệt độ rộng.
Thời gian đáp ứng tương đối nhanh.
Có nhiều loại như K, J, T, E, N, R, S, B.
Phù hợp với nhiều ứng dụng công nghiệp.
Trong đó, thermocouple loại K được sử dụng khá phổ biến nhờ phạm vi ứng dụng rộng.
RTD – ưu tiên độ ổn định và độ chính xác
RTD, đặc biệt là cảm biến Pt100, sử dụng sự thay đổi điện trở của vật liệu theo nhiệt độ để xác định giá trị nhiệt.
So với nhiều loại cảm biến khác, RTD thường được lựa chọn trong những ứng dụng yêu cầu độ ổn định và khả năng đo chính xác trong một dải nhiệt phù hợp.
Các hệ thống giám sát nhiệt độ trong phòng thí nghiệm, quy trình sản xuất hoặc hệ thống điều khiển có thể sử dụng RTD tùy theo yêu cầu kỹ thuật.
Cảm biến hồng ngoại – đo không tiếp xúc
Một bước tiến đáng chú ý là công nghệ đo nhiệt độ bằng hồng ngoại.
Mọi vật thể có nhiệt độ trên độ không tuyệt đối đều phát ra bức xạ nhiệt. Máy đo nhiệt độ hồng ngoại sử dụng cảm biến để thu nhận bức xạ này và tính toán thành giá trị nhiệt độ trên bề mặt vật thể.
Điểm đặc biệt là không cần tiếp xúc trực tiếp với đối tượng đo.
Điều này hữu ích khi cần kiểm tra:
Bề mặt đang chuyển động.
Vật thể có nhiệt độ cao.
Vị trí khó tiếp cận.
Bề mặt có nguy cơ gây bỏng.
Dây chuyền sản xuất cần kiểm tra nhanh nhiều điểm.
Tuy nhiên, đo hồng ngoại cũng có những giới hạn riêng. Độ phát xạ của vật liệu, khoảng cách đo, kích thước vùng đo và điều kiện môi trường đều có thể ảnh hưởng đến kết quả.
Vì vậy, máy đo nhiệt độ hồng ngoại không đơn thuần là thiết bị "đưa vào là đo", mà cần được sử dụng đúng nguyên tắc.
Trong phương pháp đo tiếp xúc, cảm biến cần tiếp xúc với vật thể để truyền nhiệt và xác định nhiệt độ.
Phương pháp này phù hợp với nhiều ứng dụng nhưng có thể gặp hạn chế khi:
Vật thể đang chuyển động.
Bề mặt có nhiệt độ quá cao.
Không thể đưa cảm biến vào vị trí cần đo.
Cần kiểm tra nhanh nhiều vị trí.
Việc tiếp xúc có thể làm ảnh hưởng đến đối tượng đo.
Công nghệ hồng ngoại giải quyết một phần những hạn chế này bằng cách sử dụng bức xạ nhiệt phát ra từ vật thể.
Đây cũng là lý do các thiết bị đo nhiệt độ không tiếp xúc được sử dụng trong kiểm tra máy móc, hệ thống điện, HVAC, sản xuất công nghiệp và bảo trì thiết bị.
Một máy đo nhiệt độ hiện đại không chỉ phụ thuộc vào cảm biến.
Sau khi cảm biến thu nhận tín hiệu, thiết bị cần xử lý tín hiệu đó để chuyển thành giá trị nhiệt độ mà người dùng có thể đọc được.
Các thuật toán xử lý tín hiệu có thể giúp:
Giảm ảnh hưởng của nhiễu.
Ổn định kết quả hiển thị.
Phát hiện tín hiệu bất thường.
Chuyển đổi tín hiệu cảm biến thành giá trị nhiệt độ.
Hỗ trợ hiệu chỉnh và bù sai số trong phạm vi thiết kế của thiết bị.
Điều này đặc biệt quan trọng trong môi trường công nghiệp, nơi tín hiệu đo có thể chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố bên ngoài.
Các thiết bị đo nhiệt độ hiện đại thường sử dụng màn hình LCD hoặc màn hình kỹ thuật số để hiển thị kết quả.
Ngoài giá trị nhiệt độ, một số thiết bị còn có thể hiển thị:
Đơn vị °C/°F.
Giá trị MAX/MIN.
HOLD.
Chế độ đo.
Trạng thái pin.
Tín hiệu cảnh báo.
Những tính năng này tưởng như đơn giản nhưng có giá trị lớn trong quá trình kiểm tra thực tế, đặc biệt khi người sử dụng cần ghi nhận kết quả hoặc theo dõi sự thay đổi của nhiệt độ.
Một xu hướng khác của thiết bị đo hiện đại là chuyển từ đọc kết quả tại chỗ sang thu thập và quản lý dữ liệu đo.
Một số dòng máy có thể hỗ trợ:
Lưu dữ liệu đo.
Ghi nhận thời gian đo.
Kết nối máy tính.
Kết nối Bluetooth hoặc các giao thức truyền dữ liệu khác.
Xuất dữ liệu phục vụ phân tích.
Điều này đặc biệt hữu ích trong kiểm soát chất lượng, bảo trì thiết bị và các quy trình cần lưu hồ sơ đo lường.
Khi đó, máy đo nhiệt độ không còn chỉ đóng vai trò là một thiết bị hiển thị thông số mà trở thành một phần của quy trình quản lý dữ liệu đo.
>> Xem thêm: Hướng dẫn sử dụng máy đo nhiệt độ microlife đúng cách và chi tiết
Ở nhóm thiết bị cao cấp hơn, công nghệ đo nhiệt độ có thể được kết hợp với camera nhiệt.
Thay vì chỉ cung cấp một giá trị nhiệt độ tại một điểm, camera nhiệt có thể tạo hình ảnh thể hiện sự phân bố nhiệt trên bề mặt.
Điều này giúp người dùng quan sát được những khu vực có nhiệt độ bất thường.
Ví dụ, trong kiểm tra hệ thống điện, một điểm tiếp xúc có nhiệt độ cao hơn đáng kể so với khu vực xung quanh có thể là dấu hiệu cần kiểm tra thêm.
Trong bảo trì công nghiệp, hình ảnh nhiệt cũng có thể hỗ trợ phát hiện những khu vực có sự thay đổi nhiệt trước khi tiến hành kiểm tra chuyên sâu.
Đây là điểm người sử dụng thiết bị đo nhiệt độ cần đặc biệt lưu ý.
Một thiết bị có nhiều công nghệ hiện đại vẫn có thể cho kết quả không phù hợp nếu:
Chọn sai loại cảm biến.
Đo ngoài phạm vi nhiệt độ của thiết bị.
Đặt cảm biến không đúng vị trí.
Khoảng cách đo hồng ngoại không phù hợp.
Không thiết lập đúng độ phát xạ.
Thiết bị chưa được hiệu chuẩn theo yêu cầu.
Môi trường đo có yếu tố gây ảnh hưởng đến phép đo.
Công nghệ giúp nâng cao khả năng của thiết bị, nhưng quy trình đo đúng mới là yếu tố quyết định chất lượng của kết quả.
Công nghệ trong máy đo nhiệt độ đang phát triển theo hướng nhanh hơn, linh hoạt hơn, đo được nhiều điều kiện hơn và quản lý dữ liệu tốt hơn. Từ thermocouple, RTD đến cảm biến hồng ngoại, từ màn hình kỹ thuật số đến khả năng lưu trữ dữ liệu và camera nhiệt, mỗi công nghệ đều có một nhóm ứng dụng phù hợp.
Vì vậy, khi lựa chọn máy đo nhiệt độ, không nên chỉ nhìn vào số lượng tính năng. Quan trọng hơn là xác định đối tượng cần đo, dải nhiệt độ, phương pháp đo, môi trường sử dụng và mức độ chính xác cần thiết.
