Charakterystyka termometru rezystancyjnego, Operacja, wykorzystuje

On Termometr oporowy (Urządzenie termiczne oporowe lub RTD) to przyrząd, który wykorzystuje właściwość, którą obiekty mają -oporność elektryczna -do pomiaru temperatury. Ta procedura jest znana jako miara przez Opór termoporządowy.

Rezystancja elektryczna jest bardzo odpowiednim parametrem, ponieważ w wielu przypadkach zwykle wzrasta liniowo wraz z temperaturą. Mówi się, że pewna właściwość X jest termometryczna, to znaczy można ją użyć do pomiaru temperatury t, gdy związek między x i t jest liniowy:

X = k ∙ΔT

Termometr rezystancyjny

Gdzie k jest stałą proporcjonalności do ustalenia.

Dobrze znana właściwość termometryczna to rozszerzenie rtęci po podgrzaniu, stosowane w termometrze klinicznym. Inne termometry używają gazu, metali, które rozszerzają się wraz ze wzrostem temperatury, oporu lub zużycia jasności filamentu, między innymi.

Wygodne jest posiadanie tego zakresu możliwości, ponieważ temperatura jest jedną z najbardziej charakterystycznych wielkości każdego systemu, zarówno biologicznego, jak i nieożywionego. Dlatego to wielkość jest najbardziej mierzona w procesach przemysłowych, a dla zakresów obsługiwanych w każdym z nich niektóre właściwości termometryczne są lepsze od innych.

[TOC]

Charakterystyka termometru rezystancyjnego

Termometry oporowe mają następujące cechy:

-Są to bardzo proste działanie. Element czujnika składa się z metalowego drutu, będąc najczęściej używanym platyny, niklu, wolframu i miedzi.

-Oferują szybkie czytanie.

-Wysoka celność.

-Działać w szerokim zakresie temperatur.

Rezystywność, oporność i temperatura

Materiały użyte do produkcji termometrów oporowych to sterowniki, których oporność Prawie zawsze wzrasta wraz z temperaturą. Opór i rezystywność nie są synonimami, ale są ściśle powiązane.

oporność Jest to związek między polem elektrycznym utworzonym wewnątrz materiału, gdy krąży prąd i gęstość wspomnianego prądu. Jest to zatem nieruchomość.

W przypadku niektórych materiałów, zwanych Ohmic, Zależność między polem elektrycznym a gęstością prądu jest liniowa. Wraz ze wzrostem temperatury jony kierowcy zwiększają ich wibracje, a wraz z nimi sprzeciw wobec przejścia prądu.

Z drugiej strony opór jest właściwością kierowcy, określoną nie tylko przez rezystywność materiału, ale geometrię: długość i obszar przekroju przekroju.

Może ci służyć: Andromeda: odkrycie, pochodzenie, cechy, struktura

Jeśli przekrój pozostaje stały, związek między tymi wielkościami wynosi:

Gdzie r jest odpornością drutu, ρ rezystywność materiału, długość L i jego powierzchnia przekroju.

Jednostką do rezystancji elektrycznej w układzie międzynarodowym jest Ohmio (ω), podczas gdy rezystywność występuje w ω ∙ m, chociaż zwykle jest znalezienie ω ∙ mm.

W metalach rezystywność wzrasta wraz z temperaturą liniową:

ρ (t) = ρ_albo (1+α ∙ ΔT)

Gdzie ρ jest rezystywnością materiału w określonej temperaturze, ρ_albo Jest to referencyjna oporność temperatury, zwykle 0ºC lub 20 ° C, α jest współczynnikiem termicznym materiału, a ΔT jest zmianą temperatury.

Ponieważ oporność zależy od rezystywności materiału, jeśli różnica temperatur nie jest bardzo duża, spełnia się, że:

R (t) = r_albo (1+ α ∙ δt)

Odporność jest łatwa do zmierzenia, a ponieważ związek z temperaturą jest liniowy, jest to dobra właściwość termometryczna.

Funkcjonowanie

Czujniki termometru oporności platynowej w kapsułkowanym formacie. Źródło: Teplouser przez Wikimedia Commons.

Centralnym elementem termometru rezystancyjnego jest metalowy przewód zwinięty w podporę izolacyjną, zwykle wykonaną z miki, ceramiki lub szkła. Jest zamknięty w rurce pełnej izolacji pyłu i owiniętej warstwami również izolującymi, uszczelniającymi wilgoć.

Ciśnienie wewnątrz rurki pozostaje niskie, aby uniknąć tworzenia tlenków, które powodują błąd w odczytach. Zestaw jest mały: o średnicy od 1-5 mm do 10-50 mm długości, pokrytej kolego obudowy zewnętrznej, która służy do ochrony, ponieważ urządzenie jest delikatne i musi być obsługiwane ostrożnie.

Platinum, metal szlachetny, jest najczęściej używanym materiałem do wytwarzania odporności, ponieważ jest bardzo stabilny w szerokim zakresie temperatur i zapewnia niezwykle precyzyjne pomiary, do tego stopnia, że ​​służy jako standardowy międzynarodowy wzór temperatury w zakresie -260 ° C - 630ºC. Jednak termometry oporności platynowej można wytwarzać o znacznie większym zakresie.

Może ci służyć: Eugen Goldstein: Biografia, wkład i odkrycia

Aby zmierzyć zmiany oporu drutu, musisz włączyć go do specjalnego obwodu o nazwie Most Wheatstone, Służy do pomiaru nieznanych rezystancji lub impedancji.

Odbywa się to przez cienkie przewody miedziane (dwa, trzy lub cztery gwinty miedziane, im więcej gwintów, im bardziej precyzyjne termometr, te z trzech jest najczęstsze).

Aby urządzenie działało, musi niewielki prąd pomiarowy. Znając prąd i napięcie, opór czujnika z prawem Ohma jest określony i przez niego temperaturę.

Krzywa charakterystyczna termometru platynowego

Liniowość zależności między rezystancją a temperaturą nie zawsze jest wypełniona dokładnie we wszystkich zakresach temperatury, która zależy w dużej mierze od materiału drutu.

Problem nieliniowości można naprawić za pomocą dodatkowego obwodu lub po prostu za pomocą wykresu rezystancyjnego w porównaniu z temperaturą, zwaną charakterystyczna krzywa, Jak pokazany:

Krzywa charakterystyczna oporności na platynę 100 omów. Źródło: Wikimedia Commons.

Krzywa charakterystyczna PT-100 lub termometr oporności platynowej 100 Ω. Źródło: Wikimedia Commons.

Warianty

Termometry oporności platynowej są wytwarzane zgodnie z odpornością cewki: PT-25, PT-100 i PT-1000 są najczęściej używane.

Litery „PT” nawiązują do platynowego symbolu chemicznego, a liczba to opór drutu do temperatury odniesienia 0ºC. Im większa najbardziej czuła rezystancja to termometr, aby oferować większą zmianę rezystancji z tą samą zmianą temperatury. Jednak PT-100 jest najczęściej używany na poziomie przemysłowym, z rozdzielczością dziesiątą.

Zamiast wałków drutu lub cewek niektórzy producenci używają cienkiej warstwy platyny osadzonej na izolacji ceramicznych podłoża. Zmniejsza to rozmiar urządzenia i sprawia, że ​​jest jeszcze bardziej precyzyjne i szybkie.

Używa/zastosowania termometru rezystancyjnego

Termometr oporności jest najlepiej stosowany w przemyśle chemicznym, farmaceutycznym i spożywczym, a także w obszarach, w których wymagana jest duża precyzja w zakresie temperatury, aby zagwarantować produkty wysokiej jakości.

Może ci służyć: goniometr: historia, części, operacja, zastosowania, typy

Producent instrumentów wskazuje zakres temperatur, który można zmierzyć z precyzją. Z ich zakresu termometry nie dają precyzyjnych miar, aw najgorszym przypadku element czujnika jest uszkodzony.

Pomiar temperatury środowiska

Pomiar temperatury otoczenia z precyzją jest ważny w branży motoryzacyjnej, którego procesy montażu, spawania i testu silnika wytwarzają bardzo ciepło w środowisku. W takich przypadkach zwykle preferowany jest termometr oporności miedzi.

Czujnik temperatury dla samochodu

Do pomiaru temperatury silnika samochodu stosuje się rezystancję elektryczną jako element termometryczny.

Zastosowania przemysłowe

Aby określić temperaturę piekarników przemysłowych odlewni, w kotłach, lodówkach i reaktorach jądrowych.

Dokładna kontrola temperatury jest również bardzo ważna dla przemysłu spożywczego, ponieważ utrzymuje je świeże i wolne od zarazków przez dłuższy czas.

Astronomia

Termometry oporności platyny są stosowane w wykrywaniu fal grawitacyjnych. Urządzenie utworzone w tym celu składa się z dwóch interferometrów, które są instrumentami optycznymi do pomiaru zakłóceń światła.

Interferometry używają luster do prawidłowego kierowania promieniami laserowymi, a ich temperatura jest stale monitorowana, aby upewnić się, że utrzymują odpowiednią krzywiznę i zapewniają dokładność miar.

Zalety i wady

Wśród zalet, o których warto wspomnieć:

-Wysoka celność.

-Różnorodność zastosowań.

-Duży zakres pomiarów, który pozwala na ich stosowanie w różnych branżach.

-Pozostają stabilne przez długi czas.

-Są one liniowe lub bardzo bliskie liniowości w dużym zakresie.

Podczas gdy można je zacytować:

-Nie są używane do temperatur większych niż 660ºC.

-Ani poniżej -270 ºC.

-Muszą być starannie manipulowane.

-Są mniej wrażliwe niż inne najtańsze urządzenia, takie jak termistory, aw niektórych zastosowaniach ich czas reakcji jest większy niż te.

-Termometry platynowe są drogie.

Bibliografia

1. Cambatronics Online. PT100: Podstawowe wyjaśnienie i połączenie. Odzyskane z: YouTube.
2. Sears, Zemansky. 2016. Fizyka uniwersytecka z nowoczesną fizyką. 14. Wyd. Głośność 2. osoba.
3. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fizyka nauk i inżynierii. Głośność 2. 7th. Wyd. Cengage Learning.
4. Zestaw narzędzi inżynierii. Detektor temperatury odporności RTD. Pobrano z: EngineeringToolbox.com.
5. Torres, ur. Obliczanie rezystancji (RTD - PTC). Odzyskane z: YouTube.