温度測定入門

温度はどのように測定できますか。温度は様々なセンサーによって測定できます。これらはすべて、ある物理特性の変化を検出することにより温度を推定します。エンジニアが使用する可能性のあるものとしては、次の6つのタイプがあります。熱電対、抵抗温度デバイス ( RTDとサーミスター)、赤外線放射測定器、バイメタルデバイス、液体膨張デバイス、および状態変化デバイスです。


温度測定のタイプ

	熱電対温度測定センサー熱電対は本質的に、異なる2種類の金属の金属片または電線を端で接続したものです。接合部で温度が変化すると、他方の端の間で起電力 (emf) が生じます。温度が上がると、熱電対の出力emfも上昇します。ただしこの変化は必ずしも線形ではありません。

	抵抗温度デバイス (RTD) 抵抗温度デバイス (Resistance Temperature Device) は、物質の電気抵抗が温度とともに変化するという事実を利用しています。主要な2つのタイプとして測温抵抗体(RTD) とサーミスターがあります。その名前のとおり、 RTDは金属抵抗の変化を基にしています。抵抗は多かれ少なかれ温度とともに線形に上昇するからです。サーミスターはセラミック半導体の抵抗変化に基づいています。抵抗は温度上昇とともに非線形に低下します。

	赤外線温度測定デバイス赤外線センサーは非接触温度計測デバイスです。これらは、材料から放射される熱線を測定して温度を推定します。

	バイメタル温度測定デバイスバイメタルデバイスは、異なる金属での熱膨張率の違いを利用しています。これは、2枚の金属片を貼り合わせたものです。加熱されると一方の側が反対側より大きく膨張するので、その結果生じた屈曲を、機械的にリンクしたポインターにより温度の読み取り値に変換します。これらのデバイスはポータブルで電源を必要としません。しかし通常、熱電対やRTDほど正確ではなく、すぐに温度記録で使えるようにはなっていません。

	液体膨張温度測定デバイス液体膨張デバイスの典型例は家庭用の温度計です。一般的に2つの主な種類に分けられます。水銀タイプと有機液体タイプです。液体の代わりに気体を使用するものも入手可能です。水銀は環境に有害であると考えられているため、それを含むデバイスの出荷を管理する規制が設けられています。エイ体膨張センサーは電源を必要とせず、爆発の危険がなく、何サイクルも経過した後でも安定しています。一方で、容易に記録や転送が可能なデータを生成しません。また、スポット測定やポイント測定を行えません。

	状態変化温度測定デバイス状態変化温度センサーは、特定の温度に達すると外見が変化するラベル、ペレット、クレヨン、ラッカーまたは液晶からできています。これらはたとえば蒸気トラップで使用されます。トラップが特定の温度に達すると、トラップに貼り付けられたセンサーラベルの白いドットが黒く変わります。応答時間は典型的には数分程度なので、これらのデバイスは通常、過渡的な温度変化に応答することはできません。また、精度も他のタイプのセンサーに比べて劣ります。さらに、液晶表示の場合を除き、状態の変化は不可逆です。そうではあっても、装置や材料の一部の温度が特定のレベルには達しなかったことを確認する必要がある場合には、状態変化センサーは手軽に使えます。たとえば、製品出荷の際、技術的または法的な理由でそのことを確かめる場合などです。