Термометр сопротивления принцип действия: Измерение температуры: принцип действия и конструкция термометров сопротивления и термопар | RuAut — groupnk.ru — Группа НК — комплексные поставки электрооборудования в Москве и регионах

Содержание

Термопреобразователи сопротивления

Термопреобразователи сопротивления.

Принцип действия термопреобразователей сопротивления основан на использовании зависимости электрического сопротивления проводников и полупроводников от температуры. У большинства чистых металлов с ростом температуры сопротивление увеличивается приблизительно на 0,4 % град-1.

Зная зависимость сопротивления от температуры, можно судить о температуре среды, в которой находится термометр. Измерительный комплект состоит из термопреобразователя сопротивления, вторичного прибора, подсоединительных проводов, источника питания. Чаще всего применяют металлические термопреобразователи сопротивления, чувствительные элементы которых изготовляют из чистых металлов.

Металлы для термопреобразователей сопротивления должны обладать следующими свойствами: не окисляться и не вступать в химическое взаимодействие с измеряемой средой; иметь большой и по возможности постоянный температурный коэффициент электрического сопротивления; изменять свое сопротивление с изменением температуры по прямой или плавной кривой; иметь большое удельное сопротивление; легко технологически производиться. Наиболее полно указанным требованиям отвечают платина и медь.

Платина Pt имеет достаточно большой температурный коэффициент электрического сопротивления (3,94 · 10-3 град-1) и высокое удельное сопротивление (0,099 Ом-мм2/м). Она обладает химической инертностью в окислительной среде и может быть легко получена в чистом виде. Сопротивление Rt платины в зависимости от температуры в интервале 0-650 °С выражается формулой Rt = R0(l+At+Bt2), где Ro — сопротивление при 0°C;

А и В — постоянные, определяемые при градуировке термопреобразователя.

Медь достаточно дешева, может быть легко получена в чистом виде, имеет высокий температурный коэффициент электрического сопротивления (4,26 · 10-3 град-1). Зависимость сопротивления меди от температуры в интервале- 50-180°С выражается уравнением Rt=Ro(1 + at), где а — температурный коэффициент сопротивления меди.

Помимо металлов для термопреобразователей сопротивления применяются полупроводниковые материалы, которые изготовляют из смесей оксидов меди, марганца, магния, никеля, кобальта и других металлов. Смеси двух-трех оксидов со связывающими добавками спекают и придают им нужную форму (цилиндра, шайбочек, бусинок). В торцы таких элементов заделывают контакты.

Платиновые термопреобразователи сопротивления.

Они бывают технические, образцовые и эталонные. Технические термопреобразователи типа ТСП выпускаются для измерения температуры от -200 до +650 °С Чувствительный элемент этих термопреобразователей представляет собой платиновую спираль 1 (рис.1.9), расположенную в четырех капиллярных керамических трубках (каналах) каркаса 3, заполненных керамическим порошком 2, который служит изолятором, создает эффект подпружинивания спиралей, соединенных с выводами 4. Чувствительный элемент помещают в герметичную защитную алюминиевую трубку, свободное сечение которой по всей длине чувствительной части заполнено оксидом алюминия. Собранный элемент термопреобразователя помещается еще в одну наружную трубку с заваренным дном, имеющую штуцерную гайку и головку, в которой расположена контактная колодка с зажимами для проводов, соединяющих термопреобразователь с измерительным устройством.

Рис. Чувствительный элемент платинового термопреобразователя сопротивления.

Платиновые технические термопреобразователи сопротивления выпускаются трех градуировок:

Обозначение градуировки Гр. 20 Гр. 21 Гр. 22 Сопротивление R0, Ом 10 46 100

Допустимые отклонения Ro при 0 °С у технических термопреобразователей класса 1 составляют ±0,05%, класса 2 — 0,1 %.

Медные термопреобразователи сопротивления. Эти термопреобразователи (типа ТСМ) имеют чувствительный элемент в виде бескаркасной безындукционной намотки 2 (рис.) из медной проволоки диаметром 0,08 мм, покрытой фторопластовой пленкой 3. К намотке припаяны два вывода 1. Для обеспечения виброустойчивости чувствительный элемент помещают в тонкостенную металлическую гильзу, которую засыпают керамическим порошком и герметизируют. Гильзу помещают во внешний защитный чехол с заваренным дном, имеющим штуцерную гайку и головку.

Медные технические термопреобразователи сопротивления бывают двух градуировок:

Обозначение градуировки Гр. 23 Гр. 24

Сопротивление R0, Ом 53 100

Платиновые и медные термопреобразователи сопротивления отечественного производства выпускаются со строго определенными значениями сопротивления, обеспечивающими их взаимозаменяемость. Внешний вид и размеры этих приборов такие же, как и у термоэлектрических термометров.

Рис. Чувствительный элемент медного термопреобразователя сопротивления.

Полупроводниковые термопреобразователи сопротивления.

Кроме металлических термопреобразователей сопротивления в последние годы применяют полупроводниковые, предназначенные для измерения температуры от -90 до +180°С. Полупроводниковые термопреобразователи сопротивления называются термисторами и терморезисторами. При 50°С и ниже терморезисторы обладают значительно большим (в 5-10 раз) температурным коэффициентом электрического сопротивления, чем металлы, и вследствие этого намного превосходят по чувствительности медные и платиновые термометры сопротивления. Терморезисторы подразделяются на кобальто-марганцевые (типа КМТ) и медно-марганцевые (типа ММТ). Устройство стержневого полупроводникового сопротивления показано на рис. Полупроводниковый элемент 6 покрыт снаружи эмалевой краской, имеет на концах контактные колпачки 2, к которым припаяно два вывода 1. Полупроводник, обмотанный металлической фольгой 3, помещен в защитный металлический чехол 5, в верхней части которого имеется стеклянный изолятор 4. Термосопротивление имеет диаметр 4 мм и длину 20 мм. Широкое внедрение терморезисторов в промышленность ограничивается слабой воспроизводимостью свойств полупроводников, что исключает их взаимозаменяемость.

Рис. Стержневой полупроводниковый термопреобразователь сопротивления.

Электрические платиновые и медные термопреобразователи сопротивления являются одними из основных измерительных устройств при осуществлении автоматизации технологических процессов пищевых производств и применяются для измерения температуры в диффузионных и выпарных установках сахарного производства, в дезодораторах, барометрических конденсаторах, холодильных барабанах масло-жирового производства, ‘в темперирующих машинах кондитерского производства, в вакуум-аппаратах и сушилках макаронного производства, в мучных силосах и пекарных камерах хлебопекарного и кондитерского производств.

Полупроводниковые термопреобразователи сопротивления применяются в системах температурной компенсации, в сигнализаторах и регуляторах температуры, автоматических установках контроля температуры плавления саломаса при гидрогенизации жиров.

Термопреобразователи сопротивления можно устанавливать в любом положении на глубину 150-1900 мм. При этом чувствительный элемент должен полностью погружаться в контролируемую среду, а середина активной части его соответствовать точке измерения температуры (рис.а). При измерении температуры среды в трубопроводах небольшого диаметра или в колене термопреобразователь устанавливают наклонно (рис. в), но в обоих случаях навстречу потоку. Важным требованием при установке термометра является предупреждение утечки тепла от чувствительного элемента через арматуру или лучеиспусканием и притока тепла к чувствительному элементу от более нагретых поверхностей.

Рис. Установка термопреобразователя сопротивления.

Термометр сопротивления — это… Что такое Термометр сопротивления?

Условное графическое обозначение термометра сопротивления

Термо́метр сопротивле́ния — электронный прибор, предназначенный для измерения температуры и основанный на зависимости электрического сопротивления металлов, сплавов и полупроводниковых материалов от температуры

[1]. В последнем случае называется термосопротивле́нием, терморези́стором или термистором^[2].

Металлический термометр сопротивления

Представляет собой резистор, выполненный из металлической проволоки или плёнки и имеющий известную зависимость электрического сопротивления от температуры. Наиболее распространённый тип термометров сопротивления — платиновые термометры. Это объясняется тем, что платина имеет высокий температурный коэффициент сопротивления и высокую стойкость к окислению. Эталонные термометры изготавливаются из платины высокой чистоты с температурным коэффициентом не менее 0,003925. В качестве рабочих средств измерений применяются также медные и никелевые термометры. Действующий стандарт на технические требования к рабочим термометрам сопротивления: ГОСТ 6651-2009 (Государственная система обеспечения единства измерений. Термопреобразователи сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний). В стандарте приведены диапазоны, классы допуска, таблицы НСХ и стандартные зависимости сопротивление-температура. Стандарт соответствует международному стандарту МЭК 60751 (2008). В стандарте впервые отказались от нормирования конкретных номинальных сопротивлений. Сопротивление изготовленного термометра может быть любым. Промышленные платиновые термометры сопротивления в большинстве случаев используются со стандартной зависимостью сопротивление-температура (НСХ), что обуславливает погрешность не лучше 0,1 °C (класс АА при 0 °C). Термометры сопротивления на основе напыленной на подложку плёнки отличаются повышенной вибропрочностью, но меньшим диапазоном температур. Максимальный диапазон, в котором установлены классы допуска платиновых термометров для проволочных чувствительных элементов составляет 660 °C (класс С), для плёночных 600 °C (класс С).

Термисторы

Термистор — полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого зависит от температуры. Для термистора характерны большой температурный коэффициент сопротивления , простота устройства, способность работать в различных климатических условиях при значительных механических нагрузках, стабильность характеристик во времени.

Зависимость сопротивления от температуры

Для промышленных платиновых термометров сопротивления используется уравнение Каллендара-Ван Дьюзена (en), с известными коэффициентами, которые установлены экспериментально и нормированы в международном стандарте МЭК 60751:

Здесь, сопротивление при T °C, сопротивление при 0 °C, и константы (для платинового сопротивления) —

Поскольку коэффициенты B и C относительно малы, сопротивление растёт почти линейно по мере роста температуры.

Для термометров повышенной точности выполняется градуировка в ряде температурных точек и определяются индивидуальные коэффициенты вышеприведенной зависимости.^[3]

Существуют полупроводниковые термометры сопротивления — при увеличении температуры, сопротивление этих датчиков уменьшается. Применяются обычно на транспорте. Для подключения используют обычно 2-х проводную схему подключения.

Существует 3 схемы включения датчика в измерительную цепь:

В схеме подключения простейшего термометра сопротивления используется два провода. Такая схема используется там, где не требуется высокой точности, так как сопротивление выводов включается в измеренное сопротивление и приводит к появлению дополнительной погрешности. Такая схема не применяется для термометров класса А и АА.

3-х проводная обеспечивает значительно более точные измерения, за счёт того, что появляется возможность измерить отдельно сопротивление подводящих проводов и вычесть его из суммарного измеренного сопротивления.
4-х проводная — наиболее точная схема, обеспечивает полное исключение влияния подводящих проводов. Недостаток — увеличение объёма используемого материала, стоимости и габаритов сборки. Невозможно использовать в четырехплечем мосте Уинстона.

В промышленности наиболее распространенной является трёхпроводная схема. Для точных, эталонных измерений используется только четырёхпроводная схема.

Преимущества термометров сопротивления

Высокая точность измерений (обычно лучше ±1 °C), может доходить до 0,13м °C(0,00013).
Возможноcть исключения влияния изменения сопротивления линий связи на результат измерения при использовании 3-х или 4-х проводной схемы измерений
Практически линейная характеристика

Недостатки термометров сопротивления

Малый диапазон измерений (по сравнению с термопарами)
Более дорогой (по сравнению с термопарами), если это платиновый термометр сопротивления типа ТСП
Требуется дополнительный источник питания для определения температуры

Таблица сопротивлений некоторых термометров сопротивления

Сопротивление в Омах (Ω)
Температура в °C	Pt100	Pt1000	нем. PTC	нем. NTC	NTC	NTC	NTC	NTC
	Typ: 404	Typ: 501	Typ: 201	Typ: 101	Typ: 102	Typ: 103	Typ: 104	Typ: 105
−50	80,31	803,1	1032
−45	82,29	822,9	1084
−40	84,27	842,7	1135			50475
−35	86,25	862,5	1191			36405
−30	88,22	882,2	1246			26550
−25	90,19	901,9	1306		26083	19560
−20	92,16	921,6	1366		19414	14560
−15	94,12	941,2	1430		14596	10943
−10	96,09	960,9	1493		11066	8299
−5	98,04	980,4	1561	31389	8466
0	100,00	1000,0	1628	23868	6536
5	101,95	1019,5	1700	18299	5078
10	103,90	1039,0	1771	14130	3986
15	105,85	1058,5	1847	10998
20	107,79	1077,9	1922	8618
25	109,73	1097,3	2000	6800			15000
30	111,67	1116,7	2080	5401			11933
35	113,61	1136,1	2162	4317			9522
40	115,54	1155,4	2244	3471			7657
45	117,47	1174,7	2330				6194
50	119,40	1194,0	2415				5039
55	121,32	1213,2	2505				4299	27475
60	123,24	1232,4	2595				3756	22590
65	125,16	1251,6	2689					18668
70	127,07	1270,7	2782					15052
75	128,98	1289,8	2880					12932
80	130,89	1308,9	2977					10837
85	132,80	1328,0	3079					9121
90	134,70	1347,0	3180					7708
95	136,60	1366,0	3285					6539
100	138,50	1385,0	3390
105	140,39	1403,9
110	142,29	1422,9
150	157,31	1573,1
200	175,84	1758,4

Функция получения значения температуры (C++)

Приведённый ниже код позволяет получить значение температуры датчика Pt100 или Pt1000 из его текущего сопротивления.

float GetPt100Temperature(float r)
{
    float const Pt100[] = {     80.31,   82.29,  84.27,  86.25,  88.22,  90.19,  92.16,  94.12,  96.09,  98.04,
                                100,    101.95, 103.9,  105.85, 107.79, 109.73, 111.67, 113.61, 115.54, 117.47,
                                119.4,  121.32, 123.24, 125.16, 127.07, 128.98, 130.89, 132.8,  134.7,  136.6,
                                138.5,  140.39, 142.29, 157.31, 175.84, 195.84};
    int t = -50, i, dt = 0;
    if (r > Pt100[i = 0])
      while (250 > t) {
        dt = (t < 110) ? 5 : (t > 150) ? 50 : 40;
        if (r < Pt100[++i])
          return t + (r - Pt100[i-1]) * dt / (Pt100[i] - Pt100[i-1]);
        t += dt;
      };
 
    return t;
}
 
float GetPt1000Temperature(float r)
{
    return GetPt100Temperature(r / 10);
}

Примечания

См. также

Термометры сопротивления

Механика Термометры сопротивления

просмотров — 743

Электрическое сопротивление тел изменяется с изменением их температур. Эта особенность позволила создать устройства, называемые термометрами сопротивления. Чувствительным элементом термометра является тонкая металлическая проволока. Проволоку наматывают на каркас и заключают в защитную арматуру. Измеряя электрическое сопротивление такой проволоки, можно судить о температуре, до которой она нагревается.

Термометрами сопротивления можно измерять температуру с передачей на значительное расстояние от места измерений.

В комплект аппаратуры, применяемой для измерения температуры, входят термометр сопротивления как чувствительный элемент, измерительный прибор, источник тока и соединительные провода, переключатель (в случае присоединения нескольких термометров к одному измерительному прибору).

Термометры сопротивления чаще всего изготавливают из тонкой платиновой проволоки диаметром 0,015…0,07 мм или медной эмалированной проволоки диаметром 0,1 мм.

В практике широкое применение нашли платиновые (ТСП) и медные (ТСМ) термометры сопротивления, различающиеся по материалу рабочей проволоки.

Полупроводниковые термометры сопротивления (термисторы) изготавливаются из окислов различных металлов с добавками и используются для измерения температур в пределах от минус 90 до +180 °С. В отличие от металлических термометров сопротивления в этих термометрах происходит экспоненциальное уменьшение сопротивления при увеличении температуры, благодаря чему они обладают высокой чувствительностью. Преимуществами полупроводниковых термометров являются: более высокая чувствительность, большее номинальное сопротивление, меньшие габариты и инерционность. Недостатками полупроводниковых термометров сопротивления являются меньшая точность, нестабильность их характеристик во времени и отсутствие взаимозаменяемости.

Термометры сопротивления защищают специальными чехлами, изготовленными из материала, имеющего высокую теплопроводность и высокую механическую прочность. Защитная арматура может иметь такую же головку, как для термоэлектрических термометров. Как платиновые, так и медные термометры сопротивления выпускаются с различной глубиной погружения. Термометр должен быть опущен в измеряемую среду всей погружаемой частью – от конца защитного кожуха до нижних витков резьбы головки.

Рис. 3.10. Платиновый термопреобразователь сопротивления: 1 – платиновая проволока; 2 – каркас; 3 – серебряная лента; 4 – слюдяная пластинка; 5 – выводы; 6 – чувствительный элемент; 7 – оксид аммония; 8 – защитная арматура; 9 – зажим; 10 – крышка; 11 – головка; 12, 13 – штуцера под кабель и штуцер для крепления оправы; 14 – изоляторы

К достоинствам термометров сопротивления можно отнести возможность дистанционной передачи показаний и измерения температуры одним показывающим прибором от нескольких термометров сопротивления с помощью специальных переключателей.

Недостатками термометров сопротивления по сравнению с термоэлектрическими термометрами являются более сложное устройство и большая инерционность.

Термометр сопротивления

Определение «Термометр сопротивления» в Большой Советской Энциклопедии

Термометр сопротивления, прибор для измерения температуры, принцип действия которого основан на изменении электрического сопротивления чистых металлов, сплавов и полупроводников с температурой (на увеличении сопротивления R с повышением температуры Т у металлов и обратная зависимость R от Т у полупроводников).

Широкое распространение получили Термометр сопротивления из чистых металлов, особенно платины (температурный коэффициент сопротивления град^-1) и меди (a = 0,0044 град^-1), которые конструктивно представляют собой металлическую проволоку или ленту, намотанную на жёсткий каркас (из кварца, фарфора, слюды), заключённый в защитную оболочку (из металла, кварца, фарфора, стекла) с головкой, через которую проходят 2, 3 или 4 (наиболее точные Термометр сопротивления) вывода, соединяющие Термометр сопротивления с измерительным прибором (рис.). Платиновые Термометр сопротивления применяют для измерения температур в пределах от -263 до 1064 °С, медные — от -50 до 180 °С. Материал и конструкция Термометр сопротивления должны обеспечивать его чувствительность и стабильность, достаточные для требуемой точности измерений в заданном диапазоне температур при определённых условиях применения (вибрации, агрессивные среды и др.). Точность измерений температуры зависит также от точности прибора, которым измеряют сопротивление. Термометр сопротивления технического применения работают в комплекте с мостами измерительными, потенциометрами, логометрами (показывающими и самопишущими), шкалы которых градуированы непосредственно в °С в соответствии с таблицами зависимости R от Т для данного типа Термометр сопротивления При помощи высокоточных платиновых Термометр сопротивления воспроизводится Международная практическая температурная шкала, проводятся точные измерения температуры и градуировка др. термометров в диапазоне 14—900 К.
В качестве лабораторных иногда применяют индиевые Термометр сопротивления (4—300 К) и бронзовые Термометр сопротивления (1—4 К).

Термометр сопротивления из полупроводников (композиционный углерод, легированный германий и др.) широко применяются для измерения низких температур (0,1—100 К) благодаря их высокой чувствительности. Термометр сопротивления этого вида представляют собой полупроводниковые пластинки (плёнки) различных габаритов и формы с приваренными металлическими выводами, помещаемые часто в защитную оболочку. В диапазоне температур 4,2—13,8 К применяют как особо точные германиевые Термометр сопротивления При температурах выше 100 К применение полупроводниковых Термометр сопротивления ограничено (сказываются их нестабильность и разброс индивидуальных характеристик, см. Терморезистор).

Лит. см. при ст. Термометрия.
Д. И. Шаревская.

Статья про «Термометр сопротивления» в Большой Советской Энциклопедии была прочитана 219 раз

Приборы для измерения температуры — виды и принцип действия

Большинство технологических процессов корректно проходят только при определенной температуре. Кроме того, измеряемые температурные показатели помогают определять, насколько корректно используется затрачиваемая энергия.

Иными словами, это — та величина, которую нужно постоянно контролировать. Все виды приборов для измерения температуры делятся на контактные и бесконтактные. Также они классифицируются по материалам, принципам и способам действия.

Виды термометров по принципу действия

Процесс измерения температуры может основываться на разных физических процессах. Исходя из этого, выделяют 5 видов термометров.

Контактные

Такие приборы еще называют термометрами расширения. Они основаны на отслеживании изменения объема тел под действием меняющейся температуры. Обычно измеряемый диапазон температур составляет от -190 до +500 градусов по Цельсию.

К этой категории относятся жидкостные и механические устройства. Жидкостные представляют собой приборы в стеклянном корпусе, заполненные спиртом, ртутью, толуолом или керосином. Они прочные и устойчивые к внешним воздействиям. Температурный диапазон измерений зависит от типа используемой жидкости (наибольший — у ртутных, наименьший — у цифровых).

Механические могут работать с разными типами сред, включая жидкостные, газообразные, твердые или сыпучие. Универсальность позволяет использовать их в разных инженерных системах.

Термометры сопротивления

К этой категории относятся приборы, которые способны измерять электрическое сопротивление веществ, меняющееся в зависимости от температурных показателей. Рабочий диапазон этих устройств — от -200 до +650 градусов.

Такие термометры состоят из чувствительных термодатчиков и точных электронных блоков, контролирующих изменения проводимости, сопротивления и электрического потенциала. Обычно их встраивают в общую систему мониторинга и оповещения, туда, где нужно отслеживать меняющиеся параметры и не допускать их превышения.

В котельных установках наибольшее применение получили термометры сопротивления медные (ТСМ). Термометрами сопротивления можно измерять температуры от -50 до +600°С.

Электронные термопары

При нагревании эти приборы генерируют ток, что и позволяет измерять температуру. Принцип действия основан на замерах термоэлектродвижущей силы. Диапазон измерений в этом случае — от 0 до +1800 градусов.

Манометрические

Такие термометры учитывают зависимость между температурными показателями и давлением газа. В измеряемую среду помещают термобаллон, соединенный с манометром латунной трубкой. При нагреве термобаллона давление внутри него увеличивается, и эта величина измеряется манометром. Таким образом проводят замеры температуры в диапазоне от -160 до +600 градусов.

Бесконтактные пирометры

В основе этих приборов — инфракрасные датчики, считывающие уровень излучения. Они подразделяются на два вида: яркостные, проводящие измерения излучений на определенной длине волны (диапазон — от +100 до +6000 градусов), и радиационные, когда определяется тепловое действие лучеиспускания (от -50 до +2000 градусов). Они могут использоваться в том числе и для определения температуры нагретого металла, а также при наладке и испытаниях котлов.

Виды термометров по используемым материалам

Здесь различают 7 категорий:

Жидкостные. Представляют собой корпус, заполненный жидкостью, которая подвержена температурному расширению. Колба с жидкостью прикладывается к шкале. При нагреве жидкость расширяется, и столбик растет, а при охлаждении — наоборот, сжимается (уменьшается). Погрешность измерений такими приборами составляет менее 0,1 градуса.
Газовые. Принцип действия — тот же, что и у жидкостных, но в качестве заполнителя для колбы выбирается инертный газ. Это позволяет существенно увеличить температурный диапазон измерения (если для жидкостных предел — +600 градусов, то для газовых — +1000 градусов). С их помощью можно измерять температуру в различных раскаленных жидких средах.
Механические. В основе действия — принцип деформации металлической спирали. Часто эти термометры комплектуются стрелочным “дисплеем”. Устанавливаются в спецтехнике, автомобилях, на автоматизированных линиях. Нечувствительны к ударам.
Электрические. Работают, измеряя уровень сопротивления проводника при разных температурных показателях. В качестве проводника могут использоваться разные металлы (например, медь или платина). Соответственно, и диапазон измерений таких устройств будет отличаться. Чаще всего такие модели применяются в лабораторных условиях.
Термоэлектрические. В конструкции предусмотрено два проводника, проводящие замеры по физическому принципу на основе эффекта Зеебека. Эти устройства очень точные, работают с погрешностью до 0,01 градуса и подходят для высокоточных измерений в производственных процессах, когда рабочая температура превышает 1000 градусов.
Волоконно-оптические. Чувствительные датчики из оптоволокна (оно натягивается и сжимается или растягивается при изменении температуры, а прибор фиксирует степень преломления проходящего луча света). Допустимый диапазон измерений — до +400 градусов, а погрешность — не более 0,1 градуса.
Инфракрасные. Непосредственный контакт с измеряемым веществом не требуется: прибор генерирует инфракрасный луч, который направляется на изучаемую поверхность. Это современный вид бесконтактных термометров, которые работают с точностью до нескольких градусов и подходят для высокотемпературных измерений. С их помощью можно измерять даже температуру открытого пламени.

Компания «Измеркон» предлагает как разные виды термометров, так и комбинированные устройства, в том числе манометры-термометры или гигрометры-термометры для автономной работы с энергонезависимой памятью, обеспечивающей постоянную фиксацию результатов измерений.

Термометр сопротивления металлический — Энциклопедия по машиностроению XXL

Для измерения температуры в промышленных установках и процессах применяется большая группа датчиков температуры. Подробные характеристики их даны в гл. 3. В научных исследованиях типовые датчики не всегда применимы, поэтому часто используются датчики температуры индивидуального изготовления термопары, термометры сопротивления (металлические и полупроводниковые). Принципиальные схемы измерения с помощью этих датчиков показаны на рис. 4-1. [c.250]
Термометры сопротивления Металлические (проводниковые) термометры сопротивления —260 1100 [c.18]Количественное определение температуры связано с использованием любого зависящего от степени нагретости свойства тела. Так, для измерения температур может быть использовано тепловое расширение жидкостей (ртутные, спиртовые термометры) или газов (газовые термометры). Часто применяются термометры сопротивления, в которых используется изменение при нагревании электрического сопротивления металлической нити, а также термопары, в которых измеряется напряжение термотока, развивающегося при нагревании спая двух металлов. [c.16]

К недостаткам металлических термометров сопротивления следует отнести также малое значение температурного коэффициента электрического сопротивления, составляющее для чистых металлов 0,004—0,006 К в связи с этим для измерения небольших изменений сопротивления необходимы высокочувствительные и точные приборы. [c.176]

Существенными недостатками проволочных термометров сопротивления являются низкий температурный коэффициент сопротивления и малое удельное сопротивление металлических проводников. При передаче информации через контактные токосъемники, обладающие значительными переходными сопротивлениями, эти факторы снижают достоверность получаемой информации. Этот недостаток существенно уменьщается, а иногда и практически исключается при использовании в термометрах сопротивления полупроводниковых материалов, которые имеют большое удельное сопротивление и высокий температурный коэффициент сопротивления. Недостатком термистора является нелинейная температур- [c.313]

Чувствительный элемент термометра сопротивления (обычно металлическая проволока) закреплен на каркасе из слюды или кварца и помещается в баллон для защиты датчика от окружающей среды. В зависимости от условии применения термометра баллон изготовляют из кварца, стекла, фарфора или металла. [c.124]

Внутри металлического кожуха / выполнена кирпичная кладка из шамотного кирпича 2 и заложен слой шлаковаты 3. На металлических штырях внутри печи установлена камера-экран 6, имеющая патрубок для движения воздуха от вентилятора 5 внутрь камеры. Спереди, между кирпичной кладкой и камерой, по периметру имеется щель для обратного движения воздуха из камеры к вентилятору. Нагревательные спирали 4 подвешены на изоляторы. Воздух, прошедший через нагреватели и нагретый, подается вентилятором внутрь камеры. В потолке печи установлено пять термометров сопротивления, причем один помещен в струю вдуваемого в камеру воздуха и является основным датчиком для автоматического регулирования температуры. Другие поочередно могут подключаться к дублирующему прибору, показывающему температуру в данной точке. В процессе спекания подключен обычно один из передних термометров. В потолке печи имеются два окна 7 для внутреннего освещения. Изделия помещаются на печную тележку в один или несколько рядов. [c.53]

Пластинчатые (плоские) термоприемники выполняют обычно в впде металлических и полупроводниковых термометров сопротивления. Иногда такое конструктивное оформление придают [c.66]

Принцип действия термометра сопротивления основан на свойстве электрических проводников менять свое сопротивление в зависимости от температуры. У большинства проводников электрическое сопротивление при повышении температуры увеличивается, и наоборот, с понижением температуры — уменьшается. Определив сопротивление электрического проводника, находят искомую температуру среды. Конструктивно термометр сопротивления представляет собой металлическую проволоку, намотанную на каркас 80 [c.80]

Измерение температуры с помощью термометров сопротивления основано на принципе изменения сопротивления металлических проводников при нагревании. Термометры сопротивления выполняются из тонкой металлической проволоки, которая наматывается на каркас из изоляционного материала, питаются от постороннего источника тока и являются первичными приборами измерительного устройства. [c.267]

В отечественной практике для измерения температуры широкое применение получили также термометры сопротивления (термопреобразователи сопротивления), действие которьк основано на изменении электрического сопротивления металлических проводников (полупроводников) в зависимости от температуры. В качестве вторичных приборов, работающих с термометрами сопротивления, применяются уравнове ленные и неуравновешенные измерительные мосты и магнитоэлектрические логометры. [c.54]

Источниками погрешностей при измерении температуры с помощью металлических или полупроводниковых термометров сопротивления являются [c.55]

Схемы некоторых незащищенных датчиков температуры показаны на рис. 4-6. Чувствительный элемент датчика в случае применения термопар расположен в точке х = 0 (спай термопары) или на некоторой длине I (обмотка металлического термометра сопротивления). [c.255]

В отличие от термопар, с помощью которых можно измерять только разность температур, термометры сопротивления позволяют определить абсолютные значения температур, но при их использовании необходим вспомогательный источник напряжения. Линейность температурной характеристики существенно зависит от материала чувствительного элемента термометра, в качестве которого используют металлы и полупроводники. Наиболее известны металлические термометры сопротивления — медные (-50…+180° С), никелевые (-60… +180° С), платиновые (-220…+750° С), в нейтральной атмосфере 1000° С. [c.276]

Таблица 4. Характеристики металлических термометров сопротивления

Металлические термометры сопротивления обеспечивают более высокую (по сравнению с термопарами) точность измерения в интервале температур от —200 до 500° С. Их недостаток состоит в том, что из-за значительной длины чувствительного элемента они могут применяться лишь для измерения средней температуры объекта. В соответствии с ГОСТ 6651—59 выпускаются платиновые ТСП и медные тем термометры сопротивления (табл. 4). [c.427]

Полупроводниковые термометры сопротивления (термисторы) по сравнению с металлическими имеют ряд преимуществ меньшие размеры, значительно больший ( в 10 раз) температурный коэффициент электросопротивления высокую чувствительность и малую инерционность. Срок службы термисторов составляет от 3000 до 10 000 ч. [c.427]

Для технических металлических термометров сопротивления из- [c.67]

Для технических металлических термометров сопротивления максимальное значение измерительного тока обычно находится [c.256]

Для проведения этой сверки резервуар газового термометра и платиновые термометры сопротивления помещают в криостат (рис. 10). Резервуар газового термометра в этом случае представляет собой массивный медный блок с ячейками для платиновых термометров. Он снабжен нагревателем и окружен тонкостенным металлическим экраном, также снабженным нагревателем и выполняющим роль адиабатной оболочки. Между резервуаром и адиабатной оболочкой расположена батарея дифференциальных термопар для контроля за равенством их температур. В условиях высокого вакуума, создаваемого в объеме 7, при равенстве температур адиабатического экрана и резервуара температура последнего поддерживается постоянной в течение длительного времени и с высокой точностью. Это обеспечивает необходимые условия для градуировки термометров. [c.85]

Устройство термометров сопротивления очень разнообразно, так как металлическая проволока, составляющая чувствительный элемент термометра, может быть вмонтирована разными способами в самые различные по форме приборы. Некоторые термометры сопротивления, применяемые при калориметрических измерениях, будут описаны в 6 настоящей главы. Значительно меньше различаются по устройству платиновые термометры сопротивления, предназначенные для воспроизведения температурной шкалы с высокой точностью. Такие термометры называются эталонными или образцовыми. В Положении о Международной практической температурной шкале содержится ряд рекомендаций относительно изготовления таких термометров. [c.88]

Значения постоянной В для различных типов полупроводниковых сопротивлений могут сильно различаться. Но для термисторов промышленного изготовления В обычно леЖит в пределах 17(Ю—6700 град , что соответствует температурному коэффициенту сопротивления при комнатной температуре от 2 до 8% на 1 град. Таким образом, температурный коэффициент сопротивления термистора много выше, чем температурный коэффициент платинового термометра сопротивления, составляющий лишь около 0,4% на 1 град. Высокая термометрическая чувствительность термисторов является их основным преимуществом перед термометрами сопротивления с чувствительным элементом из металлической проволоки. [c.127]

Использование термисторов в этой методике также не получило распространения. Требующаяся термометрическая чувствительность вполне может быть обеспечена металлическим термометром сопротивления. С другой стороны, при применении термисторов часто возникают трудности, связанные с необходимостью контроля воспроизводимости их показаний. Кроме того, нелинейная зависимость сопротивления термисторов от температуры также создает неудобства в работе. [c.25]

Перед помещением калориметрического сосуда в гнездо на него надевают пришлифованный тонкостенный (0,3 мм) металлический цилиндр, на который намотан нагреватель и платиновый термометр сопротивления. Этот цилиндр дает возможность обеспечить стабильное положение подводящих проводов. Вопрос о механической нагрузке на подводящие провода в конструкциях качающихся и вращающихся калориметров является довольно важным. В описываемой конструкции вывод проводов точно по оси вращения вместе с вращающимся стержнем приводит к тому, что механическая нагрузка на провода очень невелика и приходится только на находящиеся вне калориметра концы проводов. [c.184]

Изменение электрического сопротивления Rt металлов, сплавов и полупроводников. Из металлических преобразователей данного типа (термометров сопротивления) широко распространены преобразователи из платины (диапазон измерения 200—650° С), меди (от —50 до +180° С1, никеля (от —50 до +200° С) и железа (от —50 до +150° С), а из сплавов — бронза (для измерения низких температур). Относительное изменение сопротивления при изменении температуры определяется температурным коэффициентом сопротивления Рг- Для металлов эта величина относительно невелика Рг 1/Т. Конструктивно термометры сопротивления выполняются в виде цилиндрического каркаса из кварца, слюды или фарфора, на который намотана тонкая металлическая проволока или лента. [c.233]

Для градуировки платиновых термометров сопротивления по МШТ определены четыре реперные точки фазовых переходов, одна из которых является точкой затвердевания, а три другие — точками кипения. При реализации этих реперных точек лучше стремиться к созданию новой методики, улучшающей воспроизводимость точек, чем следовать старым рекомендованным процедурам, установленным практикой прежних лет. В Национальном бюро стандартов США вместо точки плавления льда применяется только тройная точка воды, реализованная в герметичной ампуле. Точки кипения серы и воды реализуются при активном кипении в кипятильниках, соединенных с резервуаром, содержащим гелий с регулируемым давлением. Давление гелия регулируется вручную с помощью точного манометра так, чтобы на уровне чувствительных элементов термометра сопротивления оно было равно 1 атм. Точка кипения кислорода реализуется в аппаратуре, которая содержит жидкий кислород и его пары при атмосферном давлении. Кислород отделяется от гелия, содержащегося в резервуаре, тонкой металлической мембраной, которая позволяет контролировать равенство давлений кислорода и гелия. [c.119]

По типу приемных преобразователей (ПП) — термоприемни-ков измерительные системы делятся на системы с термопарами (проволочными, пластинчатыми, пленочными) и термометрами сопротивления (металлическими, проволочными, пластинчатыми и пленочными, а также полупроводниковьми в виде цилиндриков, пластинок, бусинок и пленок). [c.160] Доетоинствами металлических термометров сопротивления являются высокая степень точности измерения температуры, возможность применения стандартной градуировочной шкалы во всем диапазоне измерения (основана на стабильности и воспроизводимости термометрических свойств) и другие преимущества, которые проявляются при электрической форме выходного сигнала. [c.176]

Хотя стандартные спецификации отсутствуют, рафинировочные заводы выпускают три или четыре различных сорта металлической платины. Первый сорт, называемый термически чистым, термоэлементиым или физически чистым, применяется для изготовления платиновых термометров сопротивления н термопар. Известно, что температурный коэффициент и термоэлектрические свойства платины чрезвычайно чувствительны к присутствию малейших следов примесей. Платина этого сорта имеет степень чистоты выше 99,99%. Второй сорт называется чистым, химически чистым или специально [c.489]

Термометры сопротивления имеют большое преимущество при весьма точном измерении относите-льно низких температур в условиях, когда величина теплоемкости измерительного прибора не играет роли. Таким образом, эти приборы могут применяться в контроллерах и регуляторах до 1000°. Однако ДЛ1Я большинства работ, связанных с построением диаграмм равновесия металлических систем, лучше применять термопары. По этой причине мы здесь не касаемся деталей метода с применением термометра сопротивления. Эти вопросы подробно освещены в литературе [65, 66]. [c.111]

Измерительная проволока (рис. 7.32, а) диаметром 1 1 и длиной I расположена в трубке (капилляре) 2 коаксиально. Исследуемое вещество 3 находится в зазоре между ними. Через проволоку с помощью токоподводов 4 пропускают электрический ток /. Тепловую мощность Q определяют по току и падению напряжения U g на длине проволоки измеряемому с помощью потенциальных отводов 5. Температуру внутренней поверхности трубки Т2 определяют с помощью наружного термометра (J с учетом поправки на перепад температур в стенке трубки. В целях устранения этой поправки в ряде случаев вместо стеклянной или кварцевой трубки используют тонкостенный металлический капилляр [27, 44], служащий одноврементэ и термометром сопротивления. [c.422]

Пьезометр, изготовленный из нержавеющей стали и имеющий при нормальных условиях объем 79,605 см , запрессован в медный блок. На боковую поверхность блока намотаны основной нагреватель и медный термометр сопротивления, служащий датчиком в системе регулирования температуры. Торцы пьезометра закрыты медными крышками, на поверхности которых расположены охранные нагреватели. Температура измерялась платиновым термометром сопротивления ТСПН-1, размещенным в металлической гильзе внутри пьезометра. Неравномерность температурного поля по высоте медного блока контролировалась дифференциальными термопарами и не превышала 0,01°. [c.36]

Чувствительный элемент термопар и бусинковых полупроводниковых терморезисторов сосредоточен в точке х — О, что соответствует температуре t (О, %), Для металлических или полупроводниковых термометров сопротивления, а также манометрических термометров, чувствительный элемент которых расположен на некоторой длине I, происходит осреднение температуры на этом участке и измеряется средняя температура [c.61]

Измерение температуры по электрическому сопротивлению металлического проводника основано на плавной и стабильной зависимости удельного сопротивления от температуры. Нижний предел температур, измеряемых термометрами сопротивления, определяется чувствнтельиостыо, которая, вообще говоря, уменьшается с понижением температуры. Верхний предел обусловлен появлением нестабильности сопротивления [c.94]

Решение многих вопросов современной техники связано с изучением температурных полей и напряжений в многоступенчатых элементах конструкций. Такие задачи, в частности, возникают при изучении технологических процессов сварки разнотолщинных пластин и оболочек, стержней различных диаметров термопрочности металло-стеклянных спаев ножек стеклянных оболочек электровакуумных приборов, содержащих металлические цилиндрические ступенчатые стержневые токоподводы термопрочности ступенчатых валов паровых и газовых турбин при исследовании и анализе погрешности измерения термометрами сопротивления низких температур, обусловленной теплопритоком по токовыводам и защитной арматуре. [c.313]

Для измерения температуры в последнее время нередко применяются полупроводниковые термочувствительные сопротивления, чаще называемые термосопротнвления-м и, или термисторами. В отличие от обычных термометров сопротивления, чувствительные элементы которых изготовляются из металлической проволоки, имеющей хорошую электропроводность, термисторы обычно представляют собой маленькие шарики или столбики из спрессованной смеси [c.126]

В тех случаях, когда необходима особенно высокая точность измерения температуры и строгая воспроизводимость показаний термометра, в калориметрии обычно применяются платиновые термометры сопротивления, очень наноминаю-ш,ие по устройству образцовые. Один из таких термометров изображен на рис. 23. Чувствительный элемент термометра (платиновая проволока, предварительно свитая в тонкую спираль) так же, как и в образцовом термометре (см. рис. 13), укладывается бифилярно на кварцевом геликоидальном каркасе. Каркас заканчивается манжеткой с четырьмя отверстиями, через которые проходят четыре вывода из платиновой проволоки диаметром 0,2—0,3 мм. Каркас с чувствительным элементом вставляется в металлический (медный или платиновый) защитный чехол, внутренняя поверхность которого покрыта изоляционным лаком. К защитному чехлу приварена короткая стеклянная трубка. После установки каркаса в чехол стекло осторожно разогревается и трубка [c.139]

Особенно большое значение массивные калориметры приобретают, когда необходимо измерять малые тепловые эффекты, а следовательно, важно иметь калориметр малого теплового значения. На рис. 33 показан один из таких калориметров, изготовленный в термохимической лаборатории МГУ [24] и использованный для измерения энтальпии гидрирования металлического бария. Тепловое значение его равно 100 кал1град. Жидкостный калориметр для измерения энтальпий реакции между твердым и газообразным веществами с тепловым значением такой величины изготовить практически невозможно. Внутренний объем показанного на рис. 33 калориметра 40 мл. Толщина стенок, верхней части и дна 9 мм материал— медь. Измерение температуры калориметрической системы производится платиновым термометром сопротивления, намотанным на внешнюю поверхность тонкостенного (0,7 мм) медного ведрышка, жестко закрепленного в гнезде. Собственно калориметр, внешние стенки которого пришлифованы к этому ведрышку, вставляется внутрь его перед опытом. [c.153]

Ниже будет рассмотрено изменение электросопротивления с температурой для некоторых типов угольных термометров сопротивления. Даже качественное совпадение с тем, что дает зонная теория, наблюдается только в отдельных случаях. Для некоторых образцов величина удельного сопротивления р увеличивается почти экспоненциально при понижении температуры, указывая на то, что имеет место термическая активация носителей тока. Однако из этого не следует, что весь объем графита является элементарным полупроводником и что теоретическое предсказание оказывается несостоятельным. Характер изменения величины электросопротивления с температурой может быть объяснен тем, что частицы графита, входящие в состав образца, обычно находятся в плохом контакте друг с другом или с металлическими контактами. Поэтому носители должны быть тер.мически активированы для преодоления значительных энергетических барьеров. Этот процесс активации может привести к такой зависимости электросопротивления от температуры, которая наблюдалась выше. Очевидно, что способ изготовления угольных сопротивлений играет наиболее важную, хотя и трудно определимую роль при получении желаемых характеристик. [c.173]

Металлический термометр Термометр сопротивления, чувствительный сопротивления элемент которогсмвыполнен из металла. [c.31]

Термопреобразователь сопротивления полупроводниковый — Энциклопедия по машиностроению XXL

Термопреобразователи сопротивления. Принцип действия термопреобразователей сопротивления основан на использовании свойства чувствительного элемента менять свое сопротивление при изменении температуры. Они могут быть проволочными и полупроводниковыми. [c.455]

Принцип действия термопреобразователей сопротивления (ТС) основан на зависимости электрического сопротивления материалов от температуры. Их подразделяют на металлические (их сопротивление увеличивается с ростом температуры) и полупроводниковые (их сопротивление уменьшается с ростом температуры). [c.334]

Таблица 6.13. Характеристики полупроводниковых термопреобразователей сопротивления

Рис. 6.23. Полупроводниковые термопреобразователи сопротивления

Кроме металлов для изготовления термометров сопротивления применяют также полупроводниковые материалы германий, окислы меди, марганца, кобальта, магния, титана и их смеси. Большинство полупроводниковых материалов обладает большим отрицательным температурным коэффициентом сопротивления и также очень большим удельным сопротивлением. Поэтому можно изготавливать очень малые по размерам чувствительные элементы термопреобразователей сопротивления, обладающих [c.46]

Значение / определяется сопротивлением термометра при температуре Та [как правило, 7 о==293 К (20 °С)], а значение В зависит от материала полупроводника, из которого изготавливается термометр. В связи с тем что технология получения полупроводниковых термопреобразователей сопротивления не позволяет изготавливать их с идентичными характеристиками (они не отвечают полностью требова- [c.46]

Полупроводниковые терморезисторы по сравнению с металлическими преобразователями имеют большой температурный коэффициент сопротивления. Это позволяет изготавливать полупроводниковые терморезисторы весьма малых размеров с высоким быстродействием. Из них следует выделить диоды, транзисторы, стабилитроны. Достоинством этих термопреобразователей является хорошая линейность в диапазоне температур -20° С…+100° С. [c.352]

ИПТ — измерительный (первичный) пресбразователь температуры МПТП] — международная практическая температурная икала ПВ — вторичный преобразователь ПП — пирометрический преобразователь ПС — полупроводниковое сопротивление ТКС — температурный коэффициент сопротивления ТС — термопреобразователь сопротивления ПТ — термоэлектрический преобразователь а — коэффициент температуропроводности, мVo с — удельная теплоемкость, Дж/(кг К) [c.8]

В области термометрии существуют различные эталоны и различные поверочные схемы для нескольких диапазонов значений температуры. В диапазоне от 1,5 до 4,2 К единица температуры воспроизводится в соответствии с гелиевой щкалой Не 1958 Государственным специальным эталоном, состоящим из гелиевого конденсационного термометра и электроизмерительной аппаратуры для измерения сопротивления. Погрешность воспроизведения единицы температуры определяется погрешностью измерений давления насыщенных паров гелия эталонным конденсационным термометром. Среднее квадратическое отклонение результата измерений составляет 0,001 К при неисключенной систематической погрешности в пределах 0,003 К. Путем сличения в криостате единица температуры передается вторичным рабочим эталонам и эта-лонам-свидетелям, в качестве которых используются германиевые термометры сопротивления, и далее образцовым полупроводниковым термопреобразователям сопротивления. Предусмотрен только один разряд образцовых средств измерений. В качестве рабочих средств измерений используются термодиоды, термоэлектрические преобразователи и полупроводниковые термопреобразователи сопротивления. Они поверяются сличением с образцовыми средствами измерений или с рабочими эталонами в гелиевой ванне с регулятором давления.. Предел допускаемой абсолютной погрешности рабочих приборов не превышает 0,3 К. [c.82]

К при неисключенной систематической погрешности в пределах 0,003 К. В качестве вторичных эталонов используются платиновые термопреобразователи сопротивления значение единицы температуры передается им методом сличения в эталонном криостате, в кислородной ванне и с помощью аппаратуры воспроизводящей тройную точку воды. Поверочная схема предусматривает два разряда образцовых средств измерения. Средства измерений 1-го разряда — это полупроводниковые и платиновые термопреобразователи сопротивления и ртутно-стеклянные термометры, которые градуируются по рабочим эталонам методом сличения. Средства измерений 2-го разряда — это полупроводниковые и платиновые термопреобразователи сопротивления, термоэлектрические преобразователи и ртутно-стеклянные термометры. Рабочие средства измерений градуируются по образцовым 2-го разряда методом сличения, пределы их допускаемых абсолютных погрешностей составляют 0,015—5 К. [c.83]

Полупроводниковые термопреобразователи сопротивления (терморезисторы) выпускают двух типов кобальто-марганцевые (КМТ) и медно-марганцевые (ММТ). Однако для измерения температуры эти приборы широко не применяют из-за нестабильности показаний, чаще всего их используют в системах технологической сигнализации, так как они обладают высокой чувствительностью. Пределы измерения мед- [c.41]

Термопреобразователи сопротивления отличаются высокой чувствительностью и точностью, приемлемой для балансовых и режимно-наладоч-ных испытаний, и позволяют измерять температуру от —200 до 1100 °С, Измерительный комплект ТС состоит из первичного преобразователя (теплочувствительного элемента), вторичного преобразователя (измерителя электросопротивления), источника тока (батареи, аккумулятора, стабилизированного источника питания), токоподводов и соединительных проводов (медных), ТС могут быть проводниковыми и полупроводниковыми. [c.179]

Что такое термометр сопротивления? Принцип работы, конструкция, характеристика и принципиальная схема термометра сопротивления

Определение : Термометр сопротивления — это устройство, которое используется для определения температуры по вариации в сопротивлении проводника. Он широко известен как датчик температуры сопротивления (RTD) и представляет собой точный датчик температуры .

RTD не используется для динамического измерения температуры.

Принцип работы термометра сопротивления

Как мы знаем, в термометре сопротивления сопротивление проводника зависит от изменения температуры. При повышении температуры металла увеличивается амплитуда колебаний атомных ядер материала.

В результате увеличивается вероятность столкновения свободных электронов с связанными ионами. Таким образом, прерывание движения электрона вызывает увеличение сопротивления.Следовательно, вызывая повышение температуры, связанной с этим.

Так работает RTD.

Температурный датчик сопротивления обычно состоит из никеля , платины , меди или вольфрама . Однако платина используется в качестве основного элемента в таких точных датчиках температуры из-за ее химически инертной природы. Таким образом, его можно использовать во враждебной среде, чтобы снизить вероятность окисления.

В металле изменение сопротивления в зависимости от температуры определяется следующим соотношением:

R _t = R _o (1 + αt + βt ² + ϒt ³ ———)

: R _o = сопротивление при 0 ° C

R _t = сопротивление при t⁰ C

α, β, ϒ и т. Д. Здесь постоянные.

Конструкция термометра сопротивления

На рисунке ниже показана структурная схема платинового RTD

Он состоит из скрещенной слюды рамки, внутри которой находится платина в виде спирали. Вся конструкция помещена в откачиваемую трубку из нержавеющей стали. Конструкция змеевика создает наименьшее напряжение при повышении температуры. Поскольку напряжение увеличивается с увеличением напряжения. Значит, это вызовет нежелательное изменение сопротивления провода.

Мы можем получить лучшую электрическую изоляцию, если поместить слюду между откачанной трубкой и платиновой катушкой.

Здесь следует отметить, что используемый материал должен быть достаточно чистым, чтобы обеспечить надлежащие результаты.

Чистоту платины можно проверить путем измерения R ₁₀₀ / R _o . Что касается чистого платинового материала, значение отношения должно быть выше 1,390

Основное уравнение термометра сопротивления

Как известно,

R _t = R _o (1 + αt + βt ² + ϒt ³ ———)

R _t из приведенного выше уравнения можно приблизительно представить как:

R _t = R _o (1 + αt + βt ²)

Если элемент — чистая платина,

α = 3.94 Χ 10 ^-3 / ⁰C

β = — 5,8 Χ 10 ^-7 / (⁰C) ²

Вышеупомянутое уравнение можно переписать как:

R _t = R _o (1 + C t _pt)

: C = средний температурный коэффициент сопротивления от 0 C до 100 C.

t _pt = температурный коэффициент платины

и выдается

: R _t, R _o, R ₁₀₀ — сопротивление при t C, 0 ⁰C, 100 ⁰C

Основной интервал термометра обозначается R ₁₀₀ — R _o Уравнение, приведенное ниже, показывает разницу истинной температуры «t» и температуры платины «t _pt»

: δ = постоянная

Значение δ находится между 1.488 — 1.498 . Поскольку меньшее значение δ указывает на высокую степень чистоты.

Тип провода, используемого в RTD, определяет его эффективный диапазон. Диапазон температур платинового RTD составляет от 100 C до 650 C .

Характеристики материалов, используемых в термометре сопротивления

На рисунке ниже показаны типичные температурные характеристики сопротивления для различных типов материалов, используемых в RTD.

Поскольку золото и серебро являются менее резистивными материалами, они практически не используются в конструкции RTD.Когда мы говорим об удельном сопротивлении, вольфрам имеет высокое удельное сопротивление, но он ограничен для высокотемпературных применений.

Еще одним элементом, используемым в конструкции RTD, является медь из-за ее низкого удельного сопротивления, но с низкой линейностью. Таким образом, среди всех других элементов предпочтение отдается платине.

Цепь термометра сопротивления

По сути, схемы RTD представляют собой схемы моста Уитстона, но следует отметить, что это не простой мост Уитстона, а модифицированная форма.

RTD можно подключить к одному из плеч моста Уитстона, как показано на рисунке ниже:

Здесь R ₁ и R ₂ — 2 фиксированных сопротивления, R ₃ — переменное сопротивление и R _t — сопротивление детектора.

В состоянии баланса,

Когда ₁ = ₂

R _т = R ₃

Переменное сопротивление R ₃ здесь — регулируемый потенциометр.Чтобы избежать всего эффекта, который возникает из-за изменений температуры, резисторы, используемые в цепи, сделаны из манганина. Это так, потому что манганин имеет наименьший температурный коэффициент сопротивления .

Трехпроводной термометр сопротивления

На рисунке ниже показана схема 3-проводного термометра сопротивления

Для компенсации влияния переменного сопротивления проводов используется трехпроводной метод.Обычно используется медный выводной провод одинаковой длины и диаметра, чтобы иметь одинаковое сопротивление.

В промышленности чаще всего используются 3-проводные РДТ.

Преимущества термометра сопротивления

Обеспечивает очень точные результаты.
RTD обеспечивает широкий рабочий диапазон.
Благодаря своей высокой точности, RTD используется во всех таких приложениях, где требуются точные результаты.

Недостатки термометра сопротивления

Чувствительность платинового RTD очень низкая для незначительных колебаний температуры.
RTD имеет более медленное время отклика.

Одним из наиболее распространенных ранее использовавшихся индикаторов RTD было , частное или , прибор для измерения поперечной катушки . Несмотря на то, что он дешев и надежен по своей природе, резистивный датчик температуры мостового типа с цифровой индикацией заменил его.

Приборы для измерения температуры сопротивления

| Инструментальные средства

Принцип работы резистивных датчиков температуры

Терморезистивные приборы для измерения температуры

Изменение температуры вызывает изменение электрического сопротивления материала.Изменение сопротивления измеряется, чтобы сделать вывод об изменении температуры.

Терморезистивные измерительные приборы бывают двух типов:

, резистивные датчики температуры (RTD) и

Температурные датчики сопротивления

Температурный датчик сопротивления (сокращенно RTD) представляет собой либо длинный металлический провод малого диаметра, намотанный на катушку, либо вытравленную сетку на подложке, очень похожую на тензодатчик. Платина — самый распространенный металл, используемый для RTD.

Принцип работы

Температурные датчики сопротивления

(RTD) работают по принципу, согласно которому электрическое сопротивление металла изменяется предсказуемым, по существу линейным и повторяемым образом с изменениями температуры. RTD имеет положительный температурный коэффициент (сопротивление увеличивается с температурой). Сопротивление элемента при базовой температуре пропорционально длине элемента и обратной величине площади поперечного сечения.

Типичная электрическая схема, предназначенная для измерения температуры с помощью RTD, фактически измеряет изменение сопротивления RTD, которое затем используется для расчета изменения температуры.Сопротивление RTD увеличивается с повышением температуры, так же как сопротивление тензодатчика увеличивается с увеличением деформации.

Строительство мостовых схем

На рисунке ниже показана базовая мостовая схема, состоящая из трех известных сопротивлений R1, R2 и R3 (переменное), неизвестного переменного резистора RX (RTD), источника напряжения и чувствительного амперметра.

Резисторы R1 и R2 являются плечами передаточного числа моста. Они соотносят два переменных сопротивления для тока, протекающего через амперметр.R3 — это переменный резистор, известный как стандартное плечо, которое настраивается в соответствии с неизвестным резистором. Чувствительный амперметр визуально отображает ток, протекающий по мостовой схеме. Анализ схемы показывает, что когда R3 настроен так, что амперметр показывает нулевой ток, сопротивление обоих плеч мостовой схемы одинаково. Взаимосвязь сопротивления между двумя плечами моста может быть выражена как: Поскольку значения R1, R2 и R3 являются известными значениями, единственным неизвестным является Rx.Значение Rx может быть рассчитано для моста в условиях нулевого тока амперметра. Знание этого значения сопротивления дает базовую точку для калибровки прибора, подключенного к мостовой схеме. Неизвестное сопротивление Rx определяется значением

Работа мостовой схемы RTD

Одна простая схема — это четвертьмостовая схема моста Уитстона, здесь называемая двухпроводным мостом RTD схема .

R, _{, провод} представляет собой сопротивление одного из проводов (называемых проводами , ), которые проходят от моста к самому RTD. Сопротивление свинца не имело значения в цепях тензодатчиков, потому что провод R _{всегда оставался постоянным.}

В схемах RTD, однако, некоторые участки выводных проводов подвергаются изменяющимся температурам. Поскольку сопротивление металлической проволоки изменяется с температурой, провод R _{изменяется в зависимости от T, что может вызвать ошибки в измерениях.Эта ошибка может быть нетривиальной — изменения сопротивления выводов могут быть неверно интерпретированы как изменения сопротивления RTD. Кроме того, в двухпроводной мостовой схеме резистивного датчика температуры, показанной выше, есть два выводных провода, что удваивает погрешность. Умная схема, предназначенная для устранения ошибки сопротивления подводящего провода, называется трехпроводной мостовой схемой RTD . Трехпроводная мостовая схема резистивного датчика температуры показана ниже.}

Это все еще четвертьмостовая схема, поскольку только один из четырех мостовых резисторов был заменен на RTD.Однако один из выводных проводов был размещен на ветви моста R ₂ вместо ветви R ₃.

Чтобы проанализировать эту схему, предположим, что R ₁ = R ₄ и R ₂ = R ₃ первоначально, когда мост сбалансирован. Вспомните общую формулу для моста Уитстона:

Обратите внимание, что R ₃ и R ₂ имеют противоположные знаки в приведенном выше уравнении. Таким образом, если сопротивление выводного провода в ветви 2 (вверху) и в ветви 3 (внизу) равны , то же , , сопротивления выводов компенсируют друг друга , без общего влияния на выходное напряжение, тем самым устраняя ошибку. .

Как насчет сопротивления третьего провода, R _{провода} среднего провода? Что ж, поскольку V _o измеряется устройством с почти бесконечным импедансом, в среднем проводе не течет ток, поэтому его сопротивление ни на что не влияет!

Следующая перерисованная эквивалентная схема может помочь объяснить, почему сопротивление проводов сокращается:

На вышеприведенной диаграмме видно, что если отведение R _{изменяется одинаково в ветви 2 и ветви 3 моста, его эффект нивелируется.}

Материалы и конструкция RTD

RTD действует как электрический преобразователь, преобразуя изменения температуры в сигналы напряжения путем измерения сопротивления. Металлы, которые лучше всего подходят для использования в качестве датчиков RTD, — это чистые металлы или определенные сплавы однородного качества, сопротивление которых увеличивается при повышении температуры и, наоборот, уменьшается при понижении температуры. Лишь некоторые металлы обладают свойствами, необходимыми для использования в элементах RTD.Обычно в датчиках RTD используются провода BALCO, медь, платина.

BALCO — Датчик, изготовленный с использованием проволоки BALCO, представляет собой отожженный резистивный сплав с номинальным составом 70 процентов никеля и 30 процентов железа. Резистивный элемент BALCO на 500 Ом обеспечивает относительно линейное изменение сопротивления от –40 до 250 ° С. Датчик представляет собой устройство малой массы и быстро реагирует на изменения температуры. Когда на элементе BALCO измеряется сопротивление 1000 Ом, температура составляет примерно 70 ° F.При повышении температуры сопротивление изменяется на 2,2 Ом на 1 ° F. Это называется кривой температурного коэффициента сопротивления (кривой TCR). В BALCO, поскольку сопротивление напрямую связано с температурой, то есть с увеличением температуры сопротивление увеличивается пропорционально. Обычный диапазон измерения температуры с помощью BALCO составляет от -40 ° до 240 ° F.

Platinum — Датчики RTD, использующие платиновый материал, демонстрируют линейный отклик и стабильность во времени.В некоторых приложениях используется короткий провод для обеспечения номинального сопротивления 100 Ом. Однако при низком значении сопротивления самонагрев элемента и сопротивление подводящего провода датчика могут влиять на показания температуры. При небольшом изменении сопротивления элемента необходимо использовать дополнительное усиление для увеличения уровня сигнала. Платиновый пленочный датчик на изолирующем основании обеспечивает высокое сопротивление 1000 Ом при 74 ° С таким высоким сопротивлением датчик относительно невосприимчив к самонагреву и быстро реагирует на изменения температуры.Элементы RTD этого типа распространены.

Эти металлы лучше всего подходят для применений RTD из-за их линейных характеристик сопротивления-температуры (как показано на рисунке ниже), их высокого коэффициента сопротивления и их способности выдерживать повторяющиеся температурные циклы. Коэффициент сопротивления — это изменение сопротивления на градус изменения температуры, обычно выражаемое в процентах на градус температуры. Используемый материал должен быть способен вытягиваться в тонкую проволоку, чтобы элемент можно было легко сконструировать.

Версии из меди и никеля работают при более низких температурах и дешевле платины. Платина является наиболее универсальным материалом благодаря широкому диапазону температур (от –200 ° C до 850 ° C), отличной воспроизводимости, стабильности и устойчивости к химическим веществам и коррозии.

Элементы RTD

обычно представляют собой длинные пружинные провода, окруженные изолятором и заключенные в металлическую оболочку. На рисунке ниже показана внутренняя конструкция RTD.

Эта особая конструкция имеет платиновый элемент, окруженный фарфоровым изолятором.Изолятор предотвращает короткое замыкание между проводом и металлической оболочкой. Инконель, сплав никель-железо-хром, обычно используется при изготовлении оболочки RTD из-за присущей ему коррозионной стойкости. При помещении в жидкую или газовую среду оболочка из инконеля быстро достигает температуры среды. Изменение температуры вызовет нагрев или охлаждение платиновой проволоки, что приведет к пропорциональному изменению сопротивления.

Преимущества: Линейное сопротивление в зависимости от температуры, хорошая стабильность, широкий диапазон рабочих температур Взаимозаменяемость в широком диапазоне температур

Недостатки: Небольшое изменение сопротивления в зависимости от температуры, реакции могут быть медленнее, в зависимости от самонагрева, для компенсации сопротивления проводов требуется датчик или трех- или четырехжильные провода, требуется питание внешней цепи

Дополнительные факты

RTD обычно используются для измерения температуры воздуха и жидкости в трубах и воздуховодах, а также в качестве датчиков температуры в помещении.Сопротивление элементов RTD зависит от температуры. Некоторые элементы демонстрируют большие изменения сопротивления, линейные изменения или и то, и другое в широком диапазоне температур.

Изменяющееся напряжение на чувствительном элементе определяет сопротивление сенсора. Электропитание, подаваемое для этой цели, может вызвать небольшой нагрев элемента и привести к неточности измерения температуры. Уменьшение тока питания или использование элементов с более высоким номинальным сопротивлением может минимизировать эффект самонагрева.

Сопротивление некоторых элементов RTD составляет всего 100 Ом. В этих случаях сопротивление подводящих проводов, соединяющих RTD с контроллером, может значительно увеличить общее сопротивление подключенного RTD и вызвать ошибку при измерении температуры. Например, датчик, расположенный на расстоянии 25 футов от контроллера, имеет медный провод управления размером 25 x 2 = 50 футов. Если контрольный провод имеет сопротивление постоянному току 6,39 Ом / фут, то 50 футов провода должны иметь полное сопротивление постоянному току равное 0.319 Ом. Если датчик представляет собой платиновый датчик с сопротивлением 100 Ом и температурным коэффициентом 0,69 Ом на градус по Фаренгейту, 50 футов провода приведут к погрешности в 0,46 градусов по Фаренгейту. Если датчик представляет собой платиновый датчик с сопротивлением 3000 Ом и температурным коэффициентом 4,8 Ом на градус по Фаренгейту, 50 футов провода приведут к погрешности в 0,066 градуса по Фаренгейту.

Следовательно, чем меньше сопротивление чувствительного элемента, тем выше вероятность ошибки. Существенные ошибки могут быть устранены путем регулировки настройки калибровки на контроллере или, если контроллер предназначен для этого, третий провод может быть проведен к датчику и подключен к специальной компенсационной схеме, предназначенной для устранения влияния длины провода на измерение. .

Также читайте: Принцип работы термопары

Что такое термометр сопротивления? Принцип работы и объяснение

Термометр сопротивления работает по принципу положительного температурного коэффициента. Этот принцип гласит, что «электрическое сопротивление металлов прямо пропорционально температуре, то есть электрическое сопротивление металлов увеличивается с увеличением температуры. Следовательно, температуру провода из любого известного материала можно измерить, если измерить его электрическое сопротивление.

Конструкция термометра сопротивления

Чувствительный элемент состоит из мета, имеющего высокий положительный температурный коэффициент. Изменение сопротивления, вызванное изменением температуры, обнаруживается мостом Уитстона. Материалы выбраны таким образом, чтобы значения сопротивлений R ₁, R ₂, R ₃ и R ₄ в четырех плечах моста оставались постоянными при нормальной температуре. В этом состоянии гальванометр показывает нулевое значение. См. Рис.1 (а). Гальванометр имеет стрелку, расположенную в плоскости круговой шкалы, которая непосредственно калибруется по температуре.

(а)

(б)

Рис.1: Использование моста Уитстона

Если через гальванометр не течет ток, то согласно нормальному принципу моста Уитстона,

\ [\ frac {{{\ text {R}} _ {\ text {1}}}} {{{\ text {R}} _ {\ text {3}}}} ~ = \ frac {{{ \ text {R}} _ {\ text {4}}}} {{{\ text {R}} _ {\ text {2}}}} \]

Теперь четвертое плечо, имеющее сопротивление R ₄, заменено чувствительным элементом RTD, т.е.е. измерение Пусть R _t будет сопротивлением измерительного провода. Из-за изменения температуры изменяется сопротивление R _t, и мост Уитстона становится неуравновешенным.

\ [\ frac {{{\ text {R}} _ {\ text {1}}}} {{{\ text {R}} _ {\ text {3}}}} ~ = \ frac {{{ \ text {R}} _ {\ text {t}}}} {{{\ text {R}} _ {\ text {2}}}} \]

Это заставит указатель перемещаться по круговой шкале гальванометра, который откалиброван по температуре. Положение указателя указывает на значение измеренной температуры.См. Рис. 1 (b).

Материалы термометра сопротивления

Основные характеристики материала RTD
Изменение сопротивления материала должно быть достаточно большим для изменения температуры устройства.
Высокое удельное сопротивление, поэтому для изготовления RTD можно использовать минимальный объем материала.
Сопротивление материала должно иметь постоянную и стабильную зависимость от температуры.

Материалы, используемые для термометра сопротивления с диапазоном рабочих температур (C)

Платина: — от 260 до 110 ° C

Медь: от 70 ° C до 120 ° C

Никель: — от 20 до 200 ° C

Вольфрам: — от 200 ° C до 1000 ° C

Преимущества термометра сопротивления

Широкий рабочий диапазон от — 200 ° C до 1000 ° C.
Простота установки и замены.
Лучше всего подходит для дистанционной индикации.
Лучшая чувствительность.
Чрезвычайно точный датчик, измерение и отображение измеренной температуры.
Стабильность работы в течение длительного периода времени.
Линейная зависимость сопротивления от температуры.

Недостатки термометра сопротивления

Высокая стоимость.
Требуется мостовая схема с источником питания.
Возможность самонагрева.
Лампа большого размера, необходимая для измерения высоких температур.
Иногда балансировка моста занимает больше времени.

Применения термометра сопротивления

Измерение температуры в тепловых печах, сушильных шкафах, сосудах высокого давления, банях и т. Д.
Измерение температуры холодильной установки, котла, электрогенератора и т. Д.
Для измерения лучистого тепла.
Пищевые комбинаты.
Измерение температуры выхлопных газов.
Нефтехимическая промышленность.
Холодильное оборудование и кондиционирование воздуха.
Обрабатывающая промышленность.

Примечание:

Если R ₀ = Сопротивление RTD, измеренное при температуре T ₀ (т.е. температуре 0 ° C)

R _T = сопротивление RTD, измеренное при температуре T, когда он контактирует с горячей поверхностью или средой, и

α _o = Температурный коэффициент материала, тогда

Сопротивление «R _T», измеренное при температуре «T» в ° C, можно рассчитать по,

\ [{{\ text {R}} _ {\ text {T}}} ~ = {{\ text {R}} _ {\ text {0}}} \ left [1 + {{\ alpha} _ {\ text {o}}} \ left (\ text {T} — {{\ text {T}} _ {\ text {0}}} \ right) \ right] \]

Неизвестная температура «T» рассчитывается по,

\ [\ text {T} ~ = \ left (\ frac {{{\ text {R}} _ {\ text {T}}} — {{\ text {R}} _ {\ text {0}) }}} {{{\ text {R}} _ {\ text {100}}} — {{\ text {R}} _ {\ text {0}}}} \ right) \ times 100 \]

где,

R ₁₀₀ = Сопротивление провода при температуре 100 ° C

R ₀ = Сопротивление провода при температуре 0 ° C

R _t = Сопротивление провода при температуре T ° C

Датчик температуры сопротивления

, RTD — компонент, работа, приложение

Датчик температуры сопротивления

(RTD) заменяет термопары во многих промышленных приложениях из-за их более высокой точности и стабильности.RTD обеспечивает точное и последовательное измерение температуры. В этом посте будет обсуждаться резистивный датчик температуры (RTD), его компоненты, работа, конфигурации проводов, приложения, преимущества и недостатки.

Что такое датчик температуры сопротивления (RTD)

Датчик температуры сопротивления (RTD) — это датчик температуры, который используется для измерения температуры путем связывания сопротивления элемента датчика температуры сопротивления (RTD) с температурой.

Фиг.1 — Датчик температуры сопротивления (RTD)

Элементы, используемые в датчиках температуры сопротивления, указаны в соответствии с их сопротивлением в омах при 0 градусах Цельсия (C). Чаще всего используется спецификация RTD — 100 Ом. Это означает, что элемент температурного датчика сопротивления должен иметь сопротивление 100 Ом при 0 ° Цельсия.

Наиболее распространенным металлом, который используется в качестве элемента датчика температуры сопротивления, является платина. Платина является благородным металлом и имеет стабильную зависимость сопротивления от температуры в широком диапазоне температур.Помимо платины, в качестве элемента RTD также используются никель, медь и Balco.

Платина является наиболее распространенным выбором из-за следующих свойств:

Ее инертность к посторонним химическим веществам.
Его линейное сопротивление изменяется в зависимости от температуры.
Его высокий температурный коэффициент сопротивления. Это позволяет избежать резких скачков сопротивления по отношению к приложенной температуре.
Его стабильность.

Рис. 2 — Модуль и устройства температурного датчика сопротивления

Сегодня широко используются тонкопленочные элементы, хотя керамические проволочные элементы все еще имеют свое место.Термометры сопротивления с керамической проволокой используются, когда измеряемая температура выше или если в приложении присутствует вибрация.

Компоненты датчика температуры сопротивления (RTD)

Компоненты датчика температуры сопротивления (RTD):

Элемент сопротивления
Внешний диаметр
Материал трубки
Технологическое соединение
Конфигурация проводов
Подключение холодного конца

Элемент сопротивления

Элемент сопротивления является основной частью датчика температуры сопротивления.Длина элемента составляет от 1/8 дюйма до 3 дюймов. Стандартное сопротивление составляет 100 Ом при 0 ° C, а стандартный температурный коэффициент — альфа, равный 0,00385.

Наружный диаметр

Наружный диаметр колеблется от 0,063 ″ до 0,500 ″. В США наиболее распространенный внешний диаметр RTD составляет 0,25 дюйма, в то время как в других странах он обычно составляет 6 мм.

Материал трубки

Нержавеющая сталь 316 используется для сборок до 500 ° F. При температуре выше 500 ° F используется Inconel 600.

Присоединение к процессу

Фитинги для присоединения к процессу состоят из всех стандартных фитингов, которые используются с термопарами.

Рис. 3 — Компоненты резистивного датчика температуры (RTD)

Конфигурация проводов

Температурные датчики сопротивления (RTD) доступны с тремя различными конфигурациями проводов. Это конфигурации с 2, 3 и 4 проводами.

Наиболее часто используемые материалы для изоляции проводов — стекловолокно и тефлон. Тефлон используется при температуре до 400 ° F, так как он влагостойкий. Стекловолокно используется при температуре до 1000 ° F.

Подключение холодного конца

РДТ могут подключаться к холодному концу с помощью вилок, клеммных головок, неизолированных проводов и любых опорных спаев, общих для термопар.

Принцип работы резистивного датчика температуры (RTD)

Температурный датчик сопротивления (RTD) определяет зависимость сопротивления и температуры в металлах. Он работает по принципу измерения, который гласит: «Сопротивление материала изменяется в зависимости от температуры».

Когда температура металла увеличивается, сопротивление потоку электронов также увеличивается. Точно так же, когда температура элемента, используемого в датчике температуры сопротивления, увеличивается, сопротивление также увеличивается.

Сопротивление резистивного датчика температуры (RTD) постоянно изменяется в зависимости от применяемой температуры, поэтому температуру вполне можно предсказать, измерив его сопротивление. Именно это свойство позволяет резистивному датчику температуры (RTD) более точно и стабильно измерять температуру.

Сопротивление RTD и температура могут быть определены путем подачи постоянного тока и оценки возникновения падения напряжения на резисторе.

Конфигурации проводов в резистивном датчике температуры (RTD)

Температурные датчики сопротивления (RTD) доступны в следующих конфигурациях:

Двухпроводная конфигурация
Трехпроводная конфигурация
Четырехпроводная конфигурация

Двухпроводная конфигурация

It является самым простым и имеет вероятность ошибок. В этой конфигурации RTD подключается к схеме моста Уитстона с помощью двух проводов. Выходное напряжение контролируется, чтобы получить желаемый выход.

Рис. 4 — Двухпроводная конфигурация датчика температуры сопротивления

Самый большой недостаток двухпроводной конфигурации состоит в том, что сопротивление RTD является прямым суммированием сопротивлений двух соединенных проводов, поэтому вероятность возникновения ошибки наиболее высока. .

Трехпроводная конфигурация

В трехпроводной конфигурации провода «RL1» и «RL3 ″ (как показано на рисунке ниже) должны быть почти одинаковой длины. Длины проводов должны быть одинаковыми (приблизительно), поскольку они являются наиболее важной частью конфигурации.

Это сделано так, чтобы импедансы проводов RL1 и RL3 в сформированном мосту Уитстона компенсировали друг друга, каждый из которых действовал как противоположное плечо моста. Это позволит проводу «RL2» действовать как чувствительный провод, по которому проходит очень слабый ток.

Рис. 5 — Трехпроводная конфигурация датчика температуры сопротивления

Четырехпроводная конфигурация

Четырехпроводные датчики температуры сопротивления даже более точны, чем трехпроводные датчики температуры, поскольку они способны полностью компенсировать сопротивление проводов не обращая внимания на длину каждого из проводов.Это обеспечивает значительно повышенную точность при низкой стоимости удлиненного медного провода.

Рис. 6 — Четырехпроводная конфигурация датчика температуры сопротивления

Области применения датчика температуры сопротивления (RTD)

Области применения датчиков температуры сопротивления в различных отраслях промышленности включают:

В автомобильной промышленности — As усилители звука и датчики температуры моторного масла.
В области связи и КИП — В качестве датчиков температуры и усилителей.
В бытовой электронике — Для управления небольшими приборами и пожарных извещателей.
В промышленной электронике — Для индикаторов расхода газа и оборудования для ламинирования пластика.
В медицинской электронике — Для оборудования для диализа крови и инкубаторов для младенцев.

Рис. 7 — Применение термометров сопротивления (RTD)

RTD следует использовать в следующих случаях:

Стабильность и точность являются требованиями спецификации заказчика.
Точность распространяется в широком диапазоне температур.
Желательна высокая степень стандартизации.

Преимущества резистивного температурного датчика (RTD)

К преимуществам резистивного температурного датчика относятся:

Линейность в широком рабочем диапазоне
Широкий рабочий диапазон температур
Высокотемпературный рабочий диапазон
Взаимозаменяемость в широком диапазоне
Хорошо стабильность при высоких температурах

Недостатки резистивного температурного датчика (RTD)

К недостаткам резистивных температурных детекторов относятся:

Низкая чувствительность
Более высокая стоимость, чем у термопар
Нет точечного измерения
Подвержены ударам и вибрации
Требуется трех- или четырехпроводный режим работы

  Также читайте: 
   Синхронный двигатель - конструкция, принцип, типы, характеристики   
   Технология Bluetooth 5 - стек протоколов, топология сети, приложения   
   Что такое параллельная цепь - как сделать, характеристики, применение

Как работают термометры сопротивления?

Немецкий английский

Термометры сопротивления широко используются и часто используются для более точных измерений температуры.Их обычный температурный диапазон составляет от -50 ° C до 600 ° C. Однако существуют также специальные приложения, в которых используются термометры сопротивления от -200 ° C до более 1000 ° C [1]. На рисунке показаны типовые термометры сопротивления Pt100 из калибровочной лаборатории Класмайера:

Принцип измерения термометров сопротивления основан на измерении электрического сопротивления так называемых измерительных резисторов. Основанием для этого является закон Ома:

С:
U = напряжение
R = сопротивление
I = ток

На уроках физики в школах закон Ома часто представляется в виде треугольника:

Этот треугольник прекрасно иллюстрирует связь между током, напряжением и сопротивлением.Если известны две из двух величин, можно рассчитать третье недостающее количество. На принципиальной схеме закон Ома можно представить следующим образом:

Подключения для измерения сопротивления и, следовательно, термометров сопротивления также могут быть показаны графически на схеме.

«ВОЛТ-человек» (U — напряжение) проталкивает «АМП-человека» (I — ток) через трубку.«ОМ-человек» (R — сопротивление) пытается предотвратить это, делая трубку все более и более узкой. Успех «ОМ-человека» также зависит от температуры. Чем теплее, тем труднее «ВОЛТ-мужчине» или «АМП-человеку» двигаться. Поскольку зависящий от температуры успех «ОМ-папа» воспроизводим, принцип измерения электрического сопротивления может быть использован для измерения температуры. Измеренное сопротивление R в Ом преобразуется в температуру T в ° C или K с помощью известного соотношения.

Любой электрический проводник, к которому применим омический закон, в принципе может использоваться в качестве термометра. Физическая константа, описывающая это свойство, — это так называемое удельное сопротивление. Обзор из Википедии [2] показывает различную стойкость материалов при 20 ° C.

В принципе, все упомянутые материалы могут быть использованы для заключения о температуре. Однако, конечно, существуют разные критерии выбора, в соответствии с которыми выбираются материалы для термометров.Прежде всего, материал, из которого будет изготовлен термометр, должен иметь максимально возможное удельное сопротивление и быть подходящим в принципе.

Например, человеческая кровь с сопротивлением 1,6 x 106 Ом x мм2 / м имеет отличное удельное сопротивление, но, конечно, не подходит для изготовления термометров в промышленных масштабах. Для этой цели лучше подходят металлы.

Помимо удельного сопротивления существует еще одна константа, которая важна для материалов, из которых должны быть изготовлены термометры.Линейный температурный коэффициент сопротивления описывает изменение сопротивления материала на ° C. Он выражается как 1 / K и также может называться чувствительностью. Для того, чтобы требования к измерительной технике были как можно более низкими, эта константа также должна быть как можно более высокой.

Таким образом, задача состоит в том, чтобы найти лучший компромисс между стоимостью, базовой пригодностью материала и удельным сопротивлением и температурным коэффициентом сопротивления.

Никель и платина — два металла, которые оказались подходящими.В начале разработки термометров электрического сопротивления никелевые измерительные резисторы, такие как Ni 100, долгое время считались фаворитами, поскольку они имеют более высокую чувствительность, чем платиновые измерительные резисторы. Однако недостатком оказались более высокое предельное отклонение и ограниченный диапазон температур. Стандарт [3] на никелевые термометры был отменен в 1990-х годах. С тех пор никелевые измерительные резисторы в основном используются только в специальных технических приложениях.

Со временем стали популярны платиновые измерительные резисторы, такие как Pt 100.Они широко используются в промышленной измерительной технике и сегодня представляют собой стандарт в технологии электрического измерения температуры с помощью термометров сопротивления.

Источники:

[3] DIN 43760

Томас Классмайер от 3. марта 2020 / Без рубрики Теги: Принцип измерения, Никель, Никелевый термометр, Омический закон, Платина, Платиновый термометр, Pt 100, Измерение сопротивления, Термометр сопротивления, RTD, Удельное сопротивление, измерение температуры
датчиков PT100 (платиновые термометры сопротивления или датчики RTD)
Платиновые термометры сопротивления (PRT) обеспечивают превосходную точность в широком диапазоне температур (от –200 до +850 ° C).Стандартные датчики доступны от многих производителей с различными характеристиками точности и многочисленными вариантами упаковки, подходящими для большинства приложений. В отличие от термопар, нет необходимости использовать специальные кабели для подключения к датчику.
Датчики PT100
Принцип действия заключается в измерении сопротивления платинового элемента. Самый распространенный тип (PT100) имеет сопротивление 100 Ом при 0 ° C и 138,4 Ом при 100 ° C. Также существуют датчики PT1000 с сопротивлением 1000 Ом при 0 ° C.
Связь между температурой и сопротивлением приблизительно линейна в небольшом диапазоне температур: например, если вы предположите, что она линейна в диапазоне от 0 до 100 ° C, ошибка при 50 ° C составит 0,4 ° C. Для точного измерения необходимо линеаризовать сопротивление, чтобы получить точную температуру. Самым последним определением взаимосвязи между сопротивлением и температурой является Международный температурный стандарт 90 (ITS-90).
Уравнение линеаризации:
Rt = R0 * (1 + A * t + B * t2 + C * (t-100) * t3)
Где:
Rt — сопротивление при температуре t , R0 — сопротивление при 0 ° C и
A = 3.9083 E – 3
B = –5,775 E – 7
C = –4,183 E – 12 (ниже 0 ° C) или
C = 0 (выше 0 ° C)
Для датчика PT100 изменение температуры на 1 ° C вызовет изменение сопротивления на 0,384 Ом, поэтому даже небольшая ошибка в измерении сопротивления (например, сопротивления проводов, ведущих к датчику) может вызвать большую ошибку. при измерении температуры. Для точной работы датчики имеют четыре провода: два для измерения тока и два для измерения напряжения на чувствительном элементе.Также возможно получить трехпроводные датчики, хотя они работают на (не обязательно действительном) предположении, что сопротивление каждого из трех проводов одинаково.
Узнайте о термометре сопротивления | Chegg.com
В резистивных датчиках температуры платина, никель или медь в основном используются в качестве чистого электрического провода. Проволока намотана в виде катушки и покрыта защитной трубкой, чтобы поддерживать изменение сопротивления провода из-за факторов окружающей среды, а также для защиты провода от любых повреждений.
Требования к проводнику в термометрах сопротивления:
● Изменение сопротивления материала должно быть как можно большим, чтобы обнаруживать небольшие изменения температуры.
● Используемый материал должен обладать высоким значением удельного сопротивления, чтобы можно было использовать минимальный объем материала.
● Сопротивление материала должно линейно изменяться с температурой.
● Материал должен выдерживать более высокие температуры, чтобы защитить себя от деформаций.
● Материал должен обладать более высокой стабильностью и подверженностью загрязнению. Платина считается стандартным материалом для изготовления термометров сопротивления из-за всех вышеперечисленных факторов. Чистая медь и никель также используются в качестве материала, поскольку они менее дороги по сравнению с платиной. Одним из основных недостатков использования меди или никеля в качестве материала является то, что они не показывают линейного изменения температуры выше 120 градусов по Цельсию. Устройство термометра сопротивления выглядит следующим образом:
Резистивный элемент помещен внутри нержавеющей стали, который соединен с внешним выводом с помощью подводящего провода.Все провода, кроме резистивного элемента, покрыты изоляционным материалом, чтобы предотвратить повреждение при коротком замыкании.

Термометр сопротивления принцип действия: Измерение температуры: принцип действия и конструкция термометров сопротивления и термопар | RuAut

Термопреобразователи сопротивления

Термопреобразователи сопротивления.

Платиновые термопреобразователи сопротивления.

Полупроводниковые термопреобразователи сопротивления.

Термометр сопротивления — это… Что такое Термометр сопротивления?

Металлический термометр сопротивления

Термисторы

Зависимость сопротивления от температуры

Преимущества термометров сопротивления

Недостатки термометров сопротивления

Таблица сопротивлений некоторых термометров сопротивления

Функция получения значения температуры (C++)

Примечания

См. также

Термометры сопротивления

Механика Термометры сопротивления

Читайте также

Термометр сопротивления

Определение «Термометр сопротивления» в Большой Советской Энциклопедии

Приборы для измерения температуры — виды и принцип действия

Виды термометров по принципу действия

Контактные

Термометры сопротивления

Электронные термопары

Манометрические

Бесконтактные пирометры

Виды термометров по используемым материалам

Термометр сопротивления металлический — Энциклопедия по машиностроению XXL

Термопреобразователь сопротивления полупроводниковый — Энциклопедия по машиностроению XXL

Что такое термометр сопротивления? Принцип работы, конструкция, характеристика и принципиальная схема термометра сопротивления

Принцип работы термометра сопротивления

Конструкция термометра сопротивления

Основное уравнение термометра сопротивления

Характеристики материалов, используемых в термометре сопротивления

Цепь термометра сопротивления

Рекомендации по проектированию схемы термометра сопротивления

Трехпроводной термометр сопротивления

Преимущества термометра сопротивления

Недостатки термометра сопротивления

| Инструментальные средства

Что такое термометр сопротивления? Принцип работы и объяснение

, RTD — компонент, работа, приложение

Что такое датчик температуры сопротивления (RTD)

Компоненты датчика температуры сопротивления (RTD)

Элемент сопротивления

Наружный диаметр

Материал трубки

Присоединение к процессу

Конфигурация проводов

Подключение холодного конца

Принцип работы резистивного датчика температуры (RTD)

Конфигурации проводов в резистивном датчике температуры (RTD)

Двухпроводная конфигурация

Трехпроводная конфигурация

Четырехпроводная конфигурация

Области применения датчика температуры сопротивления (RTD)

Преимущества резистивного температурного датчика (RTD)

Недостатки резистивного температурного датчика (RTD)

Как работают термометры сопротивления?

датчиков PT100 (платиновые термометры сопротивления или датчики RTD)

Узнайте о термометре сопротивления | Chegg.com

Добавить комментарий Отменить ответ