De motstandstermometer (Motstands termisk enhet eller RTD) er et instrument som utnytter en eiendom som objekter har - elektrisk motstand - for å måle temperaturen. Denne prosedyren er kjent som måling av termomotstand.
Elektrisk motstand er en veldig passende parameter, siden den i mange tilfeller har en tendens til å øke lineært med temperaturen. Det sies at en bestemt egenskap X er termometrisk, det vil si at den kan brukes til å måle temperaturen T når forholdet mellom X og T er lineært:
X = k ∙ΔT
Hvor k er en konstant proporsjonalitet som skal bestemmes.
En velkjent termometrisk egenskap er utvidelse av kvikksølv ved oppvarming, brukt i et klinisk termometer. Andre termometre bruker gass, metallplater som utvides med økende temperatur, motstand eller bruker lysstyrken til et filament, blant andre egenskaper..
Det er praktisk å ha dette spekteret av muligheter fordi temperatur er en av de mest karakteristiske størrelsene i ethvert system, det være seg biologisk eller livløs. Det er derfor størrelsen som måles mest i industrielle prosesser, og for områdene som håndteres i hver av dem, er visse termometriske egenskaper å foretrekke fremfor andre..
Artikkelindeks
Motstandstermometre har følgende egenskaper:
-De er veldig enkle i drift. Sensorelementet består av en ledning laget av metall, platina, nikkel, wolfram og kobber som er mest brukt..
-De tilbyr en rask lesing.
-Høy presisjon.
-Bruk i et bredt spekter av temperaturer.
Materialene som brukes til å lage motstandstermometre er ledere hvis motstand øker nesten alltid med temperaturen. Motstand og motstand er ikke synonymt, men de er nært beslektede.
De motstand Det er forholdet mellom det elektriske feltet som er opprettet inne i materialet når strømmen sirkulerer og tettheten til nevnte strøm. Det er derfor en egenskap for materialet.
For visse materialer, kalt ohmisk, forholdet mellom elektrisk felt og strømtetthet er lineært. Når temperaturen stiger, øker lederne ionene vibrasjonene og dermed motstanden mot strømmen.
I stedet er motstand en egenskap for lederen, bestemt ikke bare av materialets resistivitet, men av geometrien: lengde og tverrsnittsareal.
Hvis tverrsnittet holdes konstant, er forholdet mellom disse størrelsene:
Enheten for elektrisk motstand i det internasjonale systemet er ohm (Ω), mens resistivitet kommer i Ω ∙ m, selv om det er vanlig å finne Ω ∙ mm.
I metaller øker resistiviteten med temperaturen på en lineær måte:
ρ (T) = ρeller (1 + α ∙ ΔT)
Hvor ρ er resistiviteten til materialet ved en gitt temperatur, ρeller er resistiviteten ved referansetemperaturen, generelt 0 ° C eller 20 ° C, α er materialets termiske koeffisient og AT er temperaturvariasjonen.
Siden motstanden avhenger av materialets resistivitet, er det sant at hvis temperaturforskjellen ikke er veldig stor:
R (T) = Reller (1+ α ∙ ΔT)
Motstand er lett å måle, og siden forholdet til temperatur er lineært, er det en god termometrisk egenskap..
Det sentrale elementet i motstandstermometeret er en metalltråd som vikles rundt en isolasjonsholder, vanligvis laget av glimmer, keramikk eller glass. Det er lukket i et rør fylt med isolasjonspulver og pakket inn i isolerende lag, forseglet mot fuktighet..
Trykket inne i røret holdes lavt for å unngå dannelse av oksider som forårsaker feil i avlesningene. Enheten er liten: mellom 1-5 mm i diameter og 10-50 mm lang, dekket på sin side av et ytre hus som beskytter det, siden enheten er delikat og må håndteres med forsiktighet.
Platina, et edelt metall, er det materialet som er mest brukt for å produsere motstand, siden det er veldig stabilt over et bredt temperaturområde og gir ekstremt nøyaktige målinger, til det punktet å tjene som en internasjonal standard for temperatur i området -260 ° C . - 630 ° C. Imidlertid kan platinamotstandstermometre produseres med et mye større område..
For å måle endringer i ledningens motstand, må den innlemmes i en spesiell krets som kalles Wheatstone bridge, brukes til å måle ukjente motstander eller impedanser.
Dette gjøres ved hjelp av tynne kobbertråder (to, tre eller fire kobbertråder, jo flere ledninger, jo mer nøyaktig er termometeret, de av tre er de vanligste).
For at enheten skal fungere, må det tilføres en liten målestrøm, hvis verdi er nær 1 mA (jo lavere jo bedre for å unngå overdreven oppvarming) og det produserte spenningsfallet måles. Å kjenne strøm og spenning, bestemmes motstanden til sensoren med Ohms lov og temperaturen gjennom den.
Linjæriteten til forholdet mellom motstand og temperatur oppfylles ikke alltid med total nøyaktighet i alle temperaturområder, dette avhenger mye av ledningens materiale.
Ikke-linearitetsproblemet kan overvinnes ved å benytte en ekstra krets eller bare ved å bruke grafen motstand mot temperatur, kalt karakteristisk kurve, som vist:
Karakteristisk kurve for Pt-100 eller 100 Ω platinamotstandstermometer. Kilde: Wikimedia Commons.
Platinmotstandstermometre er produsert i henhold til spolens motstand: Pt-25, Pt-100 og Pt-1000 er de mest brukte.
Bokstavene "Pt" refererer til det kjemiske symbolet for platina, og tallet er ledningens motstand ved referansetemperaturen 0ºC. Jo høyere motstand, desto mer følsomt er termometeret, da det gir større variasjon i motstand med samme temperaturendring. Imidlertid er Pt-100 den mest brukte industrielt, med en oppløsning på en tidel av en grad..
I stedet for tråd- eller spiralviklinger bruker noen produsenter et tynt lag platina avsatt på toppen av et isolerende keramisk substrat. Dette reduserer størrelsen på enheten og gjør den enda mer nøyaktig og raskere..
Motstandstermometeret brukes fortrinnsvis i kjemisk, farmasøytisk og næringsmiddelindustri, så vel som i områder der det kreves høy presisjon i temperaturmåling for å garantere kvalitetsprodukter.
Instrumentprodusenten indikerer temperaturområdet som den kan måle nøyaktig. Utenfor deres rekkevidde gir ikke termometre nøyaktige målinger, og i verste fall er sensorelementet skadet.
Nøyaktig måling av omgivelsestemperaturen er viktig i bilindustrien, hvis prosesser for montering, sveising og motortesting produserer mye varme i miljøet. I disse tilfeller er kobbermotstandstermometeret generelt foretrukket..
For å måle temperaturen på en bilmotor, brukes en elektrisk motstand som et termometrisk element.
For å bestemme temperaturen på industrielle smelteovner, kjeler, kjøleskap og atomreaktorer.
Presis temperaturkontroll er også veldig viktig for næringsmiddelindustrien, siden den holder dem friske og bakteriefrie lenger..
Platinemotstandstermometre brukes til å oppdage gravitasjonsbølger. Enheten opprettet for dette formålet består av to interferometre, som er optiske instrumenter for å måle interferens fra lys..
Interferometre bruker speil for å rette laserstråler riktig, og temperaturen overvåkes kontinuerlig for å sikre at de opprettholder riktig krumning og sikrer nøyaktige målinger..
Fordelene inkluderer:
-Høy presisjon.
-Ulike bruksområder.
-Bredt måleområde som gjør at de kan brukes i forskjellige bransjer.
-De holder seg stabile i lang tid.
-De er lineære eller veldig nær linearitet over et bredt temperaturområde.
Mens begrensningene inkluderer:
-De brukes ikke ved temperaturer høyere enn 660 ° C.
-Heller ikke under -270 ºC.
-De må håndteres med forsiktighet.
-De er mindre følsomme enn billigere enheter som termistorer, og i noen applikasjoner er responstiden lengre enn disse.
-Platintermometre er dyre.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.