Plik termometr oporowy (Odporność na urządzenie termiczne lub RTD) to przyrząd wykorzystujący właściwość obiektów - rezystancję elektryczną - do pomiaru temperatury. Ta procedura jest nazywana pomiarem wg odporność termiczna.
Opór elektryczny jest bardzo odpowiednim parametrem, ponieważ w wielu przypadkach ma tendencję do liniowego wzrostu wraz z temperaturą. Mówi się, że pewna właściwość X jest termometryczna, to znaczy można ją wykorzystać do pomiaru temperatury T, gdy zależność między X i T jest liniowa:
X = k ∙ΔT
Gdzie k jest stałą proporcjonalności, którą należy określić.
Dobrze znaną właściwością termometryczną jest ekspansja rtęci podczas ogrzewania, stosowana w termometrze klinicznym. Inne termometry wykorzystują między innymi gaz, blachy, które rozszerzają się wraz ze wzrostem temperatury, rezystancji lub jasności włókna..
Ten zakres możliwości jest wygodny, ponieważ temperatura jest jedną z najbardziej charakterystycznych wielkości każdego systemu, czy to biologicznego, czy nieożywionego. Dlatego właśnie wielkość mierzona jest najczęściej w procesach przemysłowych, a dla zakresów, które są obsługiwane w każdym z nich, pewne właściwości termometryczne są lepsze od innych..
Indeks artykułów
Termometry oporowe mają następujące cechy:
-Są bardzo proste w obsłudze. Element czujnika składa się z drutu wykonanego najczęściej z metalu, platyny, niklu, wolframu i miedzi..
-Oferują szybką lekturę.
-Wysoka celność.
-Działają w szerokim zakresie temperatur.
Materiały użyte do wykonania termometrów oporowych to przewodniki, których oporność prawie zawsze rośnie wraz z temperaturą. Opór i rezystywność nie są synonimami, ale są blisko spokrewnione.
Plik oporność Jest to zależność między polem elektrycznym wytwarzanym wewnątrz materiału, gdy przepływa prąd, a gęstością tego prądu. Jest to zatem właściwość materiału.
W przypadku niektórych materiałów tzw omowy, zależność między polem elektrycznym a gęstością prądu jest liniowa. Wraz ze wzrostem temperatury jony przewodnika zwiększają swoje wibracje, a tym samym przeciwdziałają przepływowi prądu.
Zamiast tego opór jest właściwością przewodnika, określaną nie tylko przez rezystywność materiału, ale także przez geometrię: długość i pole przekroju poprzecznego.
Jeśli przekrój zostanie utrzymany na stałym poziomie, zależność między tymi wielkościami jest następująca:
Jednostką rezystancji elektrycznej w systemie międzynarodowym jest om (Ω), podczas gdy rezystywność jest podawana w Ω ∙ m, chociaż często znajduje się Ω ∙ mm.
W przypadku metali rezystywność wzrasta liniowo wraz z temperaturą:
ρ (T) = ρlub (1 + α ∙ ΔT)
Gdzie ρ jest rezystywnością materiału w danej temperaturze, ρlub jest rezystywnością w temperaturze odniesienia, zwykle 0 ° C lub 20 ° C, α jest współczynnikiem cieplnym materiału, a ΔT jest zmianą temperatury.
Ponieważ rezystancja zależy od rezystywności materiału, jeśli różnica temperatur nie jest bardzo duża, prawdą jest, że:
R (T) = Rlub (1+ α ∙ ΔT)
Opór jest łatwy do zmierzenia, a ponieważ zależność od temperatury jest liniowa, jest to dobra właściwość termometryczna..
Centralnym elementem termometru oporowego jest metalowy drut owinięty wokół uchwytu izolacyjnego, zwykle wykonanego z miki, ceramiki lub szkła. Jest zamknięty w tubie wypełnionej proszkiem izolacyjnym i owinięta warstwami izolacyjnymi, uszczelnionymi przed wilgocią..
Ciśnienie wewnątrz rurki jest utrzymywane na niskim poziomie, aby uniknąć tworzenia się tlenków, które powodują błędy w odczytach. Zespół jest mały: o średnicy 1-5 mm i długości 10-50 mm, przykryty z kolei zewnętrzną osłoną, która służy do jego ochrony, ponieważ urządzenie jest delikatne i należy obchodzić się z nim ostrożnie.
Platyna, metal szlachetny, jest najczęściej używanym materiałem do wytwarzania odporności, ponieważ jest bardzo stabilna w szerokim zakresie temperatur i zapewnia niezwykle precyzyjne pomiary, do tego stopnia, że służy jako międzynarodowy standard temperatury w zakresie -260 ° C - 630 ° C Jednak termometry rezystancyjne z platyny mogą być produkowane w znacznie większym zakresie..
Aby zmierzyć zmiany rezystancji drutu, należy go włączyć do specjalnego obwodu o nazwie Most Wheatstone'a, używany do pomiaru nieznanych rezystancji lub impedancji.
Odbywa się to za pomocą cienkich drutów miedzianych (dwa, trzy lub cztery druty miedziane, im więcej drutów, tym dokładniejszy termometr, te z trzech są najczęściej).
Aby urządzenie działało, należy podać niewielki prąd pomiarowy o wartości zbliżonej do 1 mA (im niższy tym lepiej uniknąć nadmiernego nagrzewania) i mierzyć powstający spadek napięcia. Znając prąd i napięcie, rezystancja czujnika jest określana zgodnie z prawem Ohma, a za jego pośrednictwem - z temperaturą.
Liniowość zależności między rezystancją a temperaturą nie zawsze jest zachowana z całkowitą dokładnością we wszystkich zakresach temperatur, zależy to w dużej mierze od materiału drutu.
Problem nieliniowości można rozwiązać, stosując dodatkowy obwód lub po prostu wykorzystując wykres oporu w funkcji temperatury, zwany charakterystyczna krzywa, jak ten pokazany:
Charakterystyka termometru rezystancyjnego platynowego Pt-100 lub 100 Ω. Źródło: Wikimedia Commons.
Platynowe termometry oporowe są produkowane w zależności od rezystancji cewki: najczęściej stosowane są Pt-25, Pt-100 i Pt-1000.
Litery „Pt” odnoszą się do symbolu chemicznego platyny, a liczba oznacza rezystancję drutu w temperaturze odniesienia 0ºC. Im wyższa rezystancja, tym bardziej czuły jest termometr, ponieważ oferuje większą zmienność rezystancji przy tej samej zmianie temperatury. Jednak Pt-100 jest najczęściej używanym w przemyśle, z rozdzielczością jednej dziesiątej stopnia..
Niektórzy producenci zamiast drutów lub uzwojeń cewek stosują cienką warstwę platyny osadzoną na wierzchu izolacyjnego podłoża ceramicznego. Zmniejsza to rozmiar urządzenia i sprawia, że jest ono jeszcze dokładniejsze i szybsze..
Termometr rezystancyjny znajduje zastosowanie w przemyśle chemicznym, farmaceutycznym i spożywczym, a także w obszarach, w których wymagana jest wysoka precyzja pomiaru temperatury, aby zagwarantować wysoką jakość produktów.
Producent przyrządu wskazuje zakres temperatur, które może dokładnie zmierzyć. Poza swoim zakresem termometry nie dają dokładnych pomiarów, aw najgorszym przypadku element czujnikowy jest uszkodzony.
Dokładny pomiar temperatury otoczenia jest ważny w przemyśle motoryzacyjnym, którego procesy montażu, spawania i testowania silników wytwarzają dużo ciepła w środowisku. W takich przypadkach na ogół preferowany jest miedziany termometr oporowy..
Aby zmierzyć temperaturę silnika samochodowego, jako element termometryczny stosuje się rezystancję elektryczną.
Wyznaczanie temperatury przemysłowych pieców do wytapiania, kotłów, lodówek i reaktorów jądrowych.
Precyzyjna kontrola temperatury jest również bardzo ważna w przemyśle spożywczym, ponieważ dłużej utrzymuje świeżość i jest wolne od zarazków..
Platynowe termometry oporowe służą do wykrywania fal grawitacyjnych. Stworzone w tym celu urządzenie składa się z dwóch interferometrów, które są optycznymi przyrządami do pomiaru interferencji światła..
Interferometry wykorzystują lustra do prawidłowego kierowania wiązki laserowej, a ich temperatura jest stale monitorowana, aby zapewnić zachowanie właściwej krzywizny i dokładne pomiary..
Zalety obejmują:
-Wysoka celność.
-Różnorodne zastosowania.
-Szeroki zakres pomiarowy, który pozwala na zastosowanie ich w różnych gałęziach przemysłu.
-Pozostają stabilne przez długi czas.
-Są liniowe lub bardzo bliskie liniowości w szerokim zakresie temperatur.
Chociaż ograniczenia obejmują:
-Nie są używane w temperaturach wyższych niż 660ºC.
-Ani poniżej -270 ºC.
-Należy obchodzić się z nimi ostrożnie.
-Są mniej czułe niż tańsze urządzenia, takie jak termistory, aw niektórych zastosowaniach ich czas odpowiedzi jest dłuższy niż te.
-Termometry platynowe są drogie.
Jeszcze bez komentarzy