I trasmettitori di pressione sono progettati per fornire letture precise entro un intervallo di temperature operative definito. Questo intervallo è dettato dai limiti di progettazione dell'elemento sensibile e dell'elettronica associata. Quando la temperatura ambiente o di processo esce dall'intervallo specificato, la precisione del trasmettitore potrebbe peggiorare. Ad esempio, a temperature elevate, l'agitazione termica può alterare la resistenza degli estensimetri nei sensori piezoresistivi, portando a imprecisioni. Allo stesso modo, a temperature più basse, la viscosità dei sensori riempiti di fluido può aumentare, influenzando il tempo di risposta e la linearità delle misurazioni della pressione. Pertanto, la precisione delle letture della pressione è intrinsecamente legata alla temperatura operativa, richiedendo un'attenta considerazione quando si seleziona un trasmettitore per ambienti con temperature variabili.
I materiali utilizzati nei trasmettitori di pressione, come metalli e ceramica, sono soggetti a espansione e contrazione termica. Questo fenomeno si verifica perché le strutture reticolari dei materiali si espandono con il calore e si contraggono quando vengono raffreddate. Ad esempio, se il diaframma di rilevamento o il materiale dell'alloggiamento di un trasmettitore si espande a causa delle alte temperature, può indurre stress meccanico o deformazione, alterando la risposta alla pressione del sensore. D'altro canto, la contrazione a temperature più basse può causare spazi vuoti o disallineamenti, che possono portare a perdite o guasti meccanici. Questi cambiamenti fisici sono fondamentali nelle applicazioni in cui il trasmettitore è esposto a variazioni di temperatura frequenti o estreme, poiché possono portare a una deriva a lungo termine o a guasti improvvisi.
La deriva si riferisce alla deviazione graduale dell'uscita del trasmettitore dal valore di pressione reale nel tempo, che può essere esacerbata dai cambiamenti di temperatura. La deriva indotta dalla temperatura si verifica perché i componenti elettronici, come resistori, condensatori e transistor, hanno coefficienti di temperatura che ne influenzano le prestazioni. Ad esempio, un aumento della temperatura potrebbe causare la modifica della resistenza in un circuito a ponte di Wheatstone (comunemente utilizzato nei sensori di pressione), portando a uno spostamento della linea di base (punto zero) o dell'intervallo (sensibilità). Questa deriva influisce sulla stabilità dell’uscita del trasmettitore, rendendo fondamentale il monitoraggio e la correzione della deriva indotta dalla temperatura, soprattutto nelle applicazioni critiche in termini di precisione.
I moderni trasmettitori di pressione sono spesso dotati di meccanismi di compensazione della temperatura progettati per contrastare gli effetti della temperatura sulla precisione della misurazione. Questi meccanismi in genere coinvolgono algoritmi software che regolano l'uscita in base alle letture della temperatura da un sensore integrato. Il processo di compensazione tiene conto dei coefficienti di temperatura noti degli elementi sensibili e dell'elettronica per correggere il segnale di uscita. Tuttavia, l’efficacia di questi meccanismi è limitata dalla precisione della misurazione della temperatura e dall’intervallo entro il quale è efficace la compensazione. Nelle applicazioni con fluttuazioni estreme della temperatura, la compensazione potrebbe mitigare solo parzialmente gli errori, portando a imprecisioni residue. Pertanto, comprendere i limiti di queste tecniche di compensazione è fondamentale quando si implementano trasmettitori di pressione in ambienti termicamente dinamici.
