Temperatura este unul dintre cei mai importanți parametri fizici. Este important să o măsurăm și să o controlăm atât în viața de zi cu zi, cât și în producție. Există multe dispozitive speciale disponibile în acest scop. Termometrul cu rezistență este unul dintre cele mai comune instrumente utilizate pe scară largă în știință și industrie. Astăzi vom explica ce este un termometru cu rezistență, avantajele și dezavantajele sale și vom înțelege diferitele modele.
Cuprins
Domeniu de aplicare
Un termometru cu rezistență - Un termometru cu rezistență este un dispozitiv pentru măsurarea temperaturii mediilor solide, lichide și gazoase. Este, de asemenea, utilizat pentru măsurarea temperaturii solidelor în vrac.
Termometrul lor de rezistență se găsește în producția de gaze și petrol, metalurgie, energie, utilități și multe alte industrii.
IMPORTANT! Termometrele cu rezistență pot fi utilizate atât în medii neutre, cât și în medii agresive. Acest lucru contribuie la utilizarea pe scară largă a instrumentului în industria chimică.
Vă rugăm să rețineți! Pentru măsurarea temperaturii în industrie se folosesc și termocuple, citiți mai multe despre ele în în articolul nostru despre termocuple.
Tipuri de senzori și specificațiile acestora
Măsurarea temperaturii cu un termometru cu rezistență se realizează cu unul sau mai multe elemente de detectare a rezistenței și conectarea cabluriAcestea sunt încapsulate într-o carcasă de protecție.
RTD-urile sunt clasificate în funcție de tipul de element de detecție.
Termometru cu rezistență metalică în conformitate cu GOST 6651-2009
Potrivit GOST 6651-2009 Există un grup de termometre cu rezistență metalică, adică TS, al căror element sensibil este o mică rezistență realizată din sârmă sau peliculă metalică.
Indicatoare de temperatură din platină
RTD-urile de platină sunt considerate cele mai comune dintre celelalte tipuri, astfel încât sunt adesea instalate pentru a monitoriza parametrii importanți. Domeniul de măsurare a temperaturii este De la -200 °C la 650 °C. Curba caracteristică este apropiată de o funcție liniară. Unul dintre cele mai comune tipuri este Pt100 (Pt este platină, 100 înseamnă 100 ohmi la 0 °C.).
IMPORTANT! Principalul dezavantaj al acestui dispozitiv este costul ridicat din cauza utilizării de metale prețioase în compoziție.
Termometre cu rezistență la nichel
Termometrele cu rezistență de nichel sunt foarte puțin utilizate în producție din cauza domeniului lor îngust de temperatură (de la -60 °C la 180 °C) și complexitatea funcționării, cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că acestea au cel mai mare coeficient de temperatură de 0,00617 °С-1.
Acești senzori au fost folosiți anterior în construcția de nave, dar acum au fost înlocuiți cu senzori de temperatură din platină în această industrie.
Senzori de cupru (TCM)
Senzorii din cupru par să aibă un domeniu de detecție chiar mai îngust decât senzorii din nichel (numai de la -50 °C la 170 °C), dar acestea sunt totuși cel mai popular tip de senzor.
Secretul constă în costul redus al proprietății. Elementele de detecție din cupru sunt simple și fără pretenții și sunt excelente pentru măsurarea temperaturilor joase sau a parametrilor asociați, cum ar fi temperatura aerului din atelier.
Cu toate acestea, durata de viață a unui astfel de dispozitiv este scurtă, iar costul mediu al unui senzor de temperatură din cupru nu este prea mic (aproximativ o mie de ruble).
Rezistențe termice
Termorezistențele sunt termometre cu rezistență, al căror element sensibil este alcătuit dintr-un semiconductor. Acesta poate fi un oxid, o halogenură sau o altă substanță cu proprietăți amfoterice.
Avantajul acestui dispozitiv nu este doar coeficientul său ridicat de temperatură, ci și posibilitatea de a modela viitorul produs în orice formă (de la tuburi subțiri la câteva microni lungime). În mod obișnuit, termistoarele sunt concepute pentru a măsura temperaturi între -100 °C și +200 °C..
Se face o distincție între două tipuri de termistori:
- Termistori - au un coeficient de temperatură negativ al rezistenței, adică atunci când temperatura crește, rezistența scade;
- Posistoare - au un coeficient de temperatură pozitiv al rezistenței, adică, odată cu creșterea temperaturii, crește și rezistența.
Tabele de calibrare pentru termometre cu rezistență
Tabelele de gradație sunt o grilă de sinteză din care se poate determina cu ușurință la ce temperatură un termometru va avea o anumită rezistență. Astfel de tabele ajută tehnicianul de instrumentație să estimeze valoarea temperaturii măsurate pornind de la o anumită valoare a rezistenței.
În cadrul acestui tabel există denumiri speciale ale RTD-urilor. Le puteți vedea pe linia de sus. Numărul indică valoarea rezistenței senzorului la 0°C, iar litera indică metalul din care este fabricat.
Se utilizează denumirea metalului:
- P sau Pt - platină
- М - cupru;
- N - nichel.
De exemplu, 50M este un TC din cupru, cu o rezistență de 50 ohmi la 0 °C.
Mai jos este prezentat un fragment din tabelul de gradație al termometrului.
| 50M (Ohm) | 100M (Ohm) | 50P (Ohm) | 100P (Ohm) | 500P (Ohm) | |
|---|---|---|---|---|---|
| -50 °С | 39.3 | 78.6 | 40.01 | 80.01 | 401.57 |
| 0 °С | 50 | 100 | 50 | 100 | 500 |
| 50 °С | 60.7 | 121.4 | 59.7 | 119.4 | 1193.95 |
| 100 °С | 71.4 | 142.8 | 69.25 | 138.5 | 1385 |
| 150 °С | 82.1 | 164.2 | 78.66 | 157.31 | 1573.15 |
Clasa de toleranță
Clasa de toleranță nu trebuie confundată cu clasa de precizie. Cu un termometru nu măsurăm direct și nu vedem rezultatul măsurătorii, ci transmitem valoarea rezistenței corespunzătoare temperaturii reale către bariere sau instrumente secundare. Acesta este motivul pentru care a fost introdus un nou termen.
Clasa de toleranță reprezintă diferența dintre temperatura reală a corpului și temperatura măsurată.
Există 4 clase de acuratețe a TC (Clase de precizie, de la cele mai precise la cele cu cea mai mare incertitudine):
- AA;
- А;
- B;
- С.
Iată un extras din tabelul claselor de toleranță, puteți vedea versiunea completă în GOST 6651-2009.
| Clasa de acuratețe | Toleranță, °C | Intervalul de temperatură, °C | ||
|---|---|---|---|---|
| Cupru TS | Platinum TS | Nichel TS | ||
| AA | ±(0,1 + 0,0017 |t|) | - | 50 °C până la +250 °C | - |
| А | ±(0,15+0,002 |t|) | de la -50 °C la +120 °C | 100 °C până la +450 °C | - |
| В | ± (0,3 + 0,005 |t|) | de la -50 °C la +200 °C | De la -195 °C la +650 °C | - |
| С | ±(0,6 + 0,01 |t|) | -180 °C până la +200 °C | De la -195 °C la +650 °C | De la -60 °C la +180 °C |
schema electrică
Pentru a afla valoarea rezistenței, aceasta trebuie să fie măsurată. Acest lucru poate fi realizat prin încorporarea acestuia într-un circuit de măsurare. În general, se utilizează 3 circuite diferite, fiecare dintre ele diferind prin numărul de fire și prin precizia măsurătorilor obținute:
- Circuit cu 2 fire. Acesta conține un număr minim de fire și, prin urmare, este cea mai ieftină opțiune. Cu toate acestea, dacă se optează pentru acest circuit nu se va obține o precizie optimă - rezistența termometrului se va adăuga la rezistența firelor utilizate, ceea ce va introduce o eroare care depinde de lungimea firelor. În industrie, o astfel de schemă este rar utilizată. Se utilizează numai pentru măsurători în cazul în care precizia nu este importantă, iar sonda este amplasată în imediata apropiere a traductorului secundar. Circuit cu 2 fire prezentată în imaginea din stânga.
- Circuit cu 3 fire. Spre deosebire de versiunea anterioară, aici se adaugă un fir suplimentar, scurtcircuitat la unul dintre celelalte două fire de măsurare. Scopul său principal este de a este de a putea obține rezistența firelor conectate. și se scade această valoare (compensație) din valoarea măsurată de senzor. Dispozitivul secundar, în afară de măsurarea de bază, măsoară suplimentar rezistența dintre firele închise, obținând astfel valoarea rezistenței firelor de conexiune de la senzor la barieră sau la dispozitivul secundar. Deoarece firele sunt închise, această valoare ar trebui să fie zero, dar, de fapt, datorită lungimii mari a firelor, această valoare poate ajunge la câțiva ohmi. Această eroare este apoi scăzută din valoarea măsurată, obținându-se o citire mai precisă prin compensarea rezistenței firelor. Această conexiune este utilizată în majoritatea cazurilor, deoarece reprezintă un compromis între precizia necesară și un preț acceptabil. Circuit cu 3 fire este prezentată în desenul central.
- Circuit cu 4 fire. Scopul este același ca și în cazul unui circuit cu 3 fire, dar compensarea erorilor se face la ambele fire de măsurare. Într-un circuit cu trei fire, se presupune că valoarea rezistenței celor două cabluri de testare este aceeași, dar valoarea reală poate fi ușor diferită. Prin adăugarea unui al patrulea fir într-un circuit cu patru fire (scurtcircuitat la cel de-al doilea conductor de măsurare), este posibil să se obțină valoarea rezistenței sale separat și să se compenseze aproape complet toată rezistența din fire. Cu toate acestea, acest circuit este mai costisitor, deoarece este necesar un al patrulea conductor și, prin urmare, ar trebui să fie utilizat fie în companiile care dispun de fonduri suficiente, fie pentru aplicații de măsurare în care este necesară o precizie mai mare. Schema de conectare cu 4 fire puteți vedea în imaginea din dreapta.
Vă rugăm să rețineți! Pt1000 are deja o rezistență de 1000 ohmi la zero grade. Acestea pot fi observate, de exemplu, pe o conductă de abur, unde temperatura măsurată este de 100-160 °C, ceea ce corespunde la aproximativ 1400-1600 ohmi. Rezistența firelor, în funcție de lungimea lor, este de aproximativ 3-4 Ω, adică nu au aproape nicio influență asupra erorii și nu prea are rost să se folosească o conexiune cu trei sau patru fire.
Avantajele și dezavantajele termometrelor de rezistență
Ca orice dispozitiv, utilizarea termometrelor cu rezistență are o serie de avantaje și dezavantaje. Să ne uităm la ele.
Avantaje:
- Caracteristică practic liniară;
- măsurătorile sunt destul de exacte (inexactitate max. 1 °C.);
- unele modele sunt ieftine și ușor de utilizat;
- interschimbabilitatea dispozitivelor;
- stabilitatea funcționării.
dezavantaje:
- interval de măsurare mic;
- limită de temperatură destul de scăzută;
- Necesitatea de a utiliza diagrame de cablare speciale pentru o precizie sporită, ceea ce crește costurile de implementare.
Termometrul cu rezistență este un dispozitiv comun în aproape toate ramurile industriei. Este ușor să măsurați temperaturi scăzute fără a vă face griji cu privire la acuratețea citirilor. Termometrul nu este deosebit de durabil, dar prețul rezonabil și înlocuirea ușoară a senzorului compensează acest mic dezavantaj.
Articole conexe:
