Misurazione della temperatura ad alta velocità - Tempo di risposta rapido
Il tempo di risposta rapido consente la misurazione della temperatura tramite tecnologia a ultrasuoni, fornendo letture accurate in millisecondi. Il metodo non invasivo elimina il contatto con il mezzo misurato. Risulta adatto ad ambienti difficili incluse temperature estreme e sostanze corrosive.
Misurazione della temperatura con ultrasuoni
Nella sensoristica, la misurazione della temperatura del fluido o del gas di lavoro è essenziale per comprendere e controllare qualsiasi processo. Sul mercato sono disponibili e utilizzati molti tipi di sensori di temperatura.
I tipi più comuni sono i sensori di temperatura di tipo NTC e i sensori di temperatura di tipo PT. Tuttavia, oltre alla misurazione diretta della temperatura tramite una sonda, esistono anche altri metodi per misurare la temperatura di un fluido o di un gas.
Nella misurazione di portata a ultrasuoni, la velocità del suono è un sottoprodotto misurato della misurazione. La velocità del suono di qualsiasi fluido varia con la temperatura.
Come si può determinare la temperatura direttamente dalla velocità del suono?
Sulla base della specifica velocità del suono misurata dal sensore di portata a ultrasuoni e delle proprietà del liquido che attraversa il sensore, è possibile creare una tabella di correlazione (look-up table).
Ad esempio, l’acqua o i liquidi a base d’acqua presentano una specifica anomalia legata al modulo volumetrico, che aumenta alle basse temperature (il fluido diventa meno comprimibile), ma inizia a diminuire al di sopra dei 60 °C (il fluido diventa più comprimibile).
In termini pratici, ciò significa che la velocità del suono raggiunge il suo massimo intorno ai 70 °C e successivamente diminuisce, nonostante ulteriori aumenti o diminuzioni della temperatura. Questo rende molto difficile la determinazione della temperatura in applicazioni con un ampio intervallo operativo (ad esempio 0–100 °C).
Per superare le difficoltà legate al comportamento particolare dell’acqua, viene utilizzato un sensore di temperatura di supporto, come un PT1000, per correggere eventuali ambiguità nella misurazione.
Per la maggior parte degli altri liquidi comuni (antigelo, carburanti, oli), la relazione tra temperatura e velocità del suono è piuttosto lineare. La correlazione risulta quindi valida su un intervallo di temperatura molto più ampio e, in alcuni casi, consente di eliminare completamente l’elemento fisico di misura della temperatura dal misuratore di portata.
Poiché la velocità del suono varia istantaneamente con la frequenza di misura del misuratore di portata, questo metodo rappresenta una delle tecniche di misurazione della temperatura più rapide disponibili sul mercato, con tempi di risposta dell’ordine dei microsecondi. Questo vantaggio è fondamentale per processi ultra-rapidi in cui sono essenziali reazioni e regolazioni termiche immediate.
