온도계 종류

2.1  바이메탈 온도계 (Bimetal Thermometer)

2.1.1 원리

 

서로 다른 금속의 열팽창의 차를 그 측정 원리로 한다. 서로 다른 열 팽창계수를 갖는 금속 스트립이 서로 부착되어 나선형의 형상으로 되어 있어 온도의 변화에 따라 두 금속의 열팽창으로 인하여 스트립이 뒤틀리는 원인이 된다. 그 뒤틀림과 온도의 관계는 교정에 의해 알게 되고 따라서 이것은 온도계로 사용되어질 수 있다.

 

2.1.2 재질 및 구조

 

보통 철과 니켈의 합금이 바이메탈의 재질로 사용되는데 인바 (35% Ni)는 아주 낮은 열팽창 계수를 가지며 다른 철-니켈 합금은 높은 열팽창 계수를 갖는다. 상품으로 나와 있는 바이메탈 온도계는 보통 나선형의 형상으로 결합된 구조를 갖는다.

 

 

2.2  충만식 온도계 (Filled System)

2.2.1 충만식 온도계란 온도에 따라 물리적 특성이 변화하는 물질(감온 물질)이 채워진 구부 (BULB)와 이러한 물리적 변화를 지시 기구에 전하는 모세관, 그리고 버든관으로 이루어져 있다. 버든관의 변화는 구부(BULB) 내의 체적 변화, 기체의 압력 변화 또는 휘발성 액체의 증기압 변화 등에 직접 관계된다.

과거에 널리 사용된 방식으로 PNEUMATIC SYSTEM이 이용될 때 온도 전송기로 널리 사용된다.

 

2.2.2 Filled fluid

 

Bulb / capillary / bourdon tube에 채울 Fluid를 SAMA class에 따른다.

주로 class I  or class III이 많이 쓰이고 있다.

Class V Mercury filled의 경우 파손 시 위험성 때문에 공업적으로 거의 사용하지 않는다.

 

2.2.3 Compensating system

 

SAMA class에 따른 온도 보상 여부를 명기한다. 즉 ambient temperature에 의한 error를 보상하는 system.

l  None  :  온도 보상을 하지 않는다. Range가 넓고 capillary가 짧은 경우

l  Case  :   Spiral(bourdon)부분만 온도 보상을 한다.

l  Full   :             spiral과 capillary모두 온도 보상을 한다. Range가 좁거나, bulb가 작고 capillary가 긴 경우.

 

 

2.3  복사 온도계 (Radiation Pyrometers)

 

2.3.1 원리

 

절대 온도 이상의 물체로부터 방출되는 복사에너지는 온도에 따라 그 크기가 다르게 나타나기 때문에 복사에너지를 사용하면 그 온도를 알 수 있다.

 

2.3.2 종류 및 적용

 

복사온도계는 복사에너지를 측정하여 온도를 알아내는 가시형 광고온계의 경우 사람의 눈이 그 역할을 하며, 광전식 광고온계는 눈 대신 광전 증폭관이, 복사온도계는 반도체 소자인 광 다이오드, 열전대, 써어미스터 및 기타 저항 센서가 사용된다.

복사온도계는 접촉 방식으로 온도를 측정하는 다른 온도계와 달리 비접촉 방식으로 물체의 온도를 측정하므로 움직이는 물체나 크기가 작은 물체의 온도 측정 등에 유리하며, 0OC이상 까지의 온도 측정에 사용되고 그 이상의 온도는 다른 방법으로 측정하게 된다.

 

2.4   Thermistor

 

써어미스터는 산화 금속으로 만들어진 반도체로서 온도 계수(단위 온도 당 저항 변화량)가 큰 특징을 가지고 있다. 써어미스터는 온도 계수가 양인 PTC (Positive Temperature Coefficient) 써어미스터가 있고 온도 계수가 음인 NTC (Negative Temperature Coefficient) 써어미스터가 있다.

두 가지 중 온도계로 사용되는 써어미스터는 NTC써어미스터이며, 보통의 써어미스터 온도계의 사용 영역은 -100℃부터 300℃까지 이다.

써어미스터의 특성은 금속 저항 온도계의 특성과 비슷한 점이 많지만 센서의 저항이 크고, 단위 온도 당 저항의 변화가 크며, 금속 저항 온도계와는 달리 온도가 증가하면 저항이 감소한다는 점이 다르다