Značilnosti termometra odpornosti, delovanje, uporabe

On Termometer odpornosti (Termična naprava odpornosti ali RTD) je instrument, ki izkoristi lastnost, ki jo imajo predmeti -električni upor -za merjenje temperature. Ta postopek je znan kot mera Termo odpornost.

Električna odpornost je zelo primeren parameter, saj se v mnogih primerih običajno linearno poveča s temperaturo. Govori se, da je določena lastnost X termometrična, to je, da jo lahko uporabimo za merjenje temperature T, kadar je razmerje med X in T linearno:

X = k ∙ΔT

Termometer za odpornost

Kjer je k konstanta sorazmernosti za določitev.

Dobro znana termometrična lastnost je širitev živega srebra, ki se segreva, uporabljena v kliničnem termometru. Drugi termometri uporabljajo plin, kovinske liste, ki se med drugimi lastnostmi razširijo s povečanjem temperature, odpornosti ali uporabljajo svetlost nitke.

Primerno je imeti to vrsto možnosti, ker je temperatura ena najbolj značilnih velikosti katerega koli sistema, bodisi biološkega ali neživega. Zato je velikosti, ki se najbolj meri v industrijskih procesih, in za območje, ki jih obravnava v vsakem od njih.

[TOC]

Značilnosti termometra odpornosti

Termometri odpornosti imajo naslednje značilnosti:

-So zelo preprosta operacija. Element senzorja je sestavljen iz kovinske žice, ki je najbolj uporabljena platina, nikelj, volframova in baker.

-Ponujajo hitro branje.

-Visoka natančnost.

-Delujejo v širokem temperaturnem območju.

Upornost, upor in temperatura

Materiali, ki se uporabljajo za proizvodnjo termometrov odpornosti upornost Skoraj vedno se poveča s temperaturo. Odpornost in upornost nista sinonima, vendar sta tesno povezana.

The upornost Gre za razmerje med električnim poljem, ustvarjenim znotraj materiala, ko tok in gostota omenjenega toka kroži. Je torej nepremičnina.

Za določene materiale, imenovane ohmic, Razmerje med električnim poljem in gostoto toka je linearno. Ko temperatura narašča, vozniški ioni povečajo svoje vibracije in z njo nasprotovanje prehodu toka.

Po drugi strani je odpornost lastnost voznika, ki jo določa ne le upornost materiala, ampak z geometrijo: dolžina in območje preseka.

Vam lahko služi: Andromeda: odkritje, izvor, značilnosti, struktura

Če presek ostane konstanten, je razmerje med temi velikosti:

Kjer je r upornost žice, ρ upornost materiala, dolžine L in njenega prečnega prereza.

Enota za električno upor v mednarodnem sistemu je Ohmio (ω), upornost pa v ω ∙ m, čeprav je običajno najti ω ∙ mm.

V kovinah se upornost poveča z linearno temperaturo:

ρ (t) = ρ_tudi (1+α ∙ ΔT)

Kjer je ρ upornost materiala pri določeni temperaturi, ρ_tudi To je referenčna temperaturna upornost, običajno 0 ° C ali 20 ° C, α je toplotni koeficient materiala in ΔT je temperaturna nihanje.

Ker je odpornost odvisna od upornosti materiala, če razlika v temperaturah ni zelo velika, je izpolnjeno:

R (t) = r_tudi (1+ α ∙ ΔT)

Odpornost je enostavno izmeriti, in ker je odnos s temperaturo linearno, je dobra termometrična lastnost.

Delovanje

Senzorji termometra za upornost platine v inkapsulirani obliki. Vir: Teplouser prek Wikimedia Commons.

Osrednji element termometra odpornosti je kovinska žica, ki je valjana v izolacijski nosilci, običajno iz sljude, keramike ali stekla. Zaprta je v cev, polno izolacijskega prahu, in zavita v plasti, ki tudi izolira, zatesnitev vlage.

Tlak znotraj cevi ostane nizek, da se izognete tvorbi oksidov, ki povzročajo napako pri odčitkah. Set je majhen: premera od 1 do 5 mm in dolga 10-50 mm, pokrito z zunanjim ohišjem, ki ga služi za zaščito, saj je naprava občutljiva in jo je treba skrbno ravnati.

Platinum, dragocena kovina, je najbolj uporabljen material za proizvodnjo odpornosti, saj je zelo stabilen v širokem razponu temperatur in zagotavlja izjemno natančne ukrepe, tako da služi kot standardni mednarodni vzorec temperature v območju -260 ° C - 630 ° C. Vendar pa lahko termometre platine lahko izdelamo s veliko večjo ponudbo.

Vam lahko služi: Eugen Goldstein: Biografija, prispevki in odkritja

Če želite meriti spremembe v žični upornosti, ga morate vključiti v posebno vezje, imenovano Most Wheatstone, Uporablja se za merjenje neznanih uporov ali impedance.

To naredijo tanke bakrene žice (dve, tri ali štiri bakrene niti, več navojev, natančnejši termometer, tisti od treh so najpogostejši).

Da bi naprava delovala, mora majhen merilni tok. Če poznamo tok in napetost, je določen upor senzorja z zakonom Ohmova in skozi njega temperatura.

Karakteristična krivulja platinaste termometra

Linearnost razmerja med uporom in temperaturo se v vseh temperaturnih območjih ni vedno natančno izpolnjena, kar je veliko odvisno od žičnega materiala.

Težavo nelinearnosti lahko odpravite z dodatnim vezjem ali preprosto z uporabo upora upornosti v primerjavi s temperaturo, imenovano Značilna krivulja, kot je prikazan:

100 ohm platinasta upornost značilna krivulja. Vir: Wikimedia Commons.

Karakteristična krivulja PT-100 ali 100 Ω platinast upornost termometer. Vir: Wikimedia Commons.

Različice

Termometri odpornosti platine so izdelani glede na odpornost tuljave: PT-25, PT-100 in PT-1000 so najbolj uporabljeni.

Črke "PT" aludirajo na kemični simbol Platinum, število pa je upornost žice na referenčno temperaturo 0 ° C. Večja je najbolj občutljiva upornost termometer, ki ponuja večjo variacijo upora z enako temperaturno spremembo. Vendar je PT-100 tisti, ki se najbolj uporablja na industrijski ravni, z ločljivostjo desete stopnje.

Namesto žičnih ali tuljalnih valj nekateri proizvajalci uporabljajo tanko plast platine, odložene na izolacijski keramični substrat. To zmanjša velikost naprave in jo naredi še natančnejše in hitro.

Uporaba/uporabe termometra upornosti

Termometer za odpornost se prednostno uporablja v kemični, farmacevtski in prehrambeni industriji, pa tudi na območjih, kjer je potrebna velika natančnost, kolikor temperature zagotavljajo kakovostne izdelke.

Vam lahko služi: goniometer: zgodovina, deli, delovanje, uporabe, vrste

Proizvajalec instrumentov označuje temperaturno območje, ki ga je mogoče natančno izmeriti. Termometri izven njihovega dosega ne dajo natančnih ukrepov in v najslabšem primeru je senzorski element poškodovan.

Merjenje temperature okolja

Merjenje temperature okolice natančno je pomembno v avtomobilski industriji, katere postopki montaže, varjenja in motorja v okolju zelo toploto proizvajajo zelo toploto. V teh primerih je običajno prednostni termometer bakrene odpornosti.

Temperaturni senzor za avto

Za merjenje temperature motorja avtomobila se kot termometrični element uporablja električni upor.

Industrijska uporaba

Za določitev temperature livarskih industrijskih pečic v kotlih, hladilnikih in jedrskih reaktorjih.

Tudi natančen nadzor temperature je zelo pomemben za prehrambeno industrijo, saj jih dlje časa ohranja sveže in brez mikrobov.

Astronomija

Termometri odpornosti platine se uporabljajo pri odkrivanju gravitacijskih valov. Naprava, ustvarjena v ta namen, sestavljata dva interferometra, ki sta optični instrumenti za merjenje svetlobnih motenj.

Interferometri uporabljajo ogledala za pravilno usmerjene laserske žarke, njihova temperatura pa se neprestano spremlja, da se zagotovi, da ohranijo ustrezno ukrivljenost in zagotovijo natančnost ukrepov.

Prednosti in slabosti

Med prednosti je treba omeniti:

-Visoka natančnost.

-Raznolikost uporabe.

-Velik merilni razpon, ki jim omogoča uporabo v različnih panogah.

-Dolgo ostanejo stabilni.

-So linearni ali zelo blizu linearnosti v velikem temperaturnem območju.

Medtem ko jih je mogoče navesti med omejitvami:

-Ne uporabljajo se za temperature, večje od 660 ° C.

-Niti spodaj -270 ° C.

-Morajo biti skrbno manipulirani.

-So manj občutljivi kot druge najcenejše naprave, kot so termistorji, in v nekaterih aplikacijah je njihov odzivni čas večji od teh.

-Platinum termometri so dragi.

Reference

1. Cambatronics Online. PT100: Osnovna razlaga in povezava. Obnovil od: YouTube.
2. Sears, Zemansky. 2016. Univerzitetna fizika s sodobno fiziko. 14. Ed. Zvezek 2. Pearson.
3. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fizika za znanost in inženiring. Zvezek 2. 7. Ed. Cengage učenje.
4. Inženirsko orodje. RTD-odpornost temperaturni detektor. Pridobljeno iz: EngineringToolbox.com.
5. Torres, b. Izračun upora (RTD - PTC). Obnovil od: YouTube.