La temperatura és un dels principals paràmetres físics. És important mesurar-lo i controlar-lo tant en la vida quotidiana com en la producció. Hi ha molts dispositius especials per a això. El termòmetre de resistència és un dels instruments més comuns utilitzats activament en la ciència i la indústria. Avui us explicarem què és un termòmetre de resistència, els seus avantatges i inconvenients, i també entendrem els diferents models.
Contingut
Àrea d'aplicació
termòmetre de resistència és un dispositiu dissenyat per mesurar la temperatura de medis sòlids, líquids i gasosos. També s'utilitza per mesurar la temperatura de sòlids a granel.
El termòmetre de resistència ha trobat el seu lloc en la producció de gas i petroli, la metal·lúrgia, l'energia, l'habitatge i els serveis comunitaris i moltes altres indústries.
IMPORTANT! Els termòmetres de resistència es poden utilitzar tant en entorns neutres com agressius. Això contribueix a la difusió del dispositiu a la indústria química.
Nota! Els termoparells també s'utilitzen a la indústria per mesurar temperatures, obtenir-ne més informació el nostre article sobre termoparells.
Tipus de sensors i les seves característiques
La mesura de la temperatura amb un termòmetre de resistència es realitza utilitzant un o més elements sensors de resistència i connectant cables, que s'amaguen de forma segura en una funda protectora.
La classificació del vehicle es produeix precisament segons el tipus d'element sensible.
Termòmetre de resistència metàl·lica segons GOST 6651-2009
Segons GOST 6651-2009 distingeixen un grup de termòmetres de resistència metàl·lica, és a dir, TS, l'element sensible dels quals és una petita resistència feta de filferro metàl·lic o pel·lícula.
Mesuradors de temperatura de platí
Els Platinum TS es consideren els més comuns entre altres tipus, de manera que sovint s'instal·len per controlar paràmetres importants. El rang de mesura de temperatura es troba de -200 °С a 650 °С. La característica és propera a una funció lineal. Un dels tipus més comuns és Pt100 (Pt - platí, 100 - significa 100 ohms a 0 ° C).
IMPORTANT! El principal desavantatge d'aquest dispositiu és l'alt cost a causa de l'ús de metalls preciosos en la composició.
Termòmetres de resistència de níquel
El níquel TS gairebé mai s'utilitza a la producció a causa de l'estret rang de temperatures (de -60 °С a 180 °С) i dificultats operatives, però, cal destacar que tenen el coeficient de temperatura més alt 0,00617 °C-1.
Anteriorment, aquests sensors s'utilitzaven a la construcció naval, però ara en aquesta indústria han estat substituïts per vehicles de platí.
Sensors de coure (TCM)
Sembla que el rang d'ús dels sensors de coure és encara més reduït que el dels de níquel (només de -50 °С a 170 °С), però, tanmateix, són el tipus de vehicle més popular.
El secret està en el preu barat del dispositiu. Els elements sensors de coure són d'ús senzill i sense pretensions, i també són excel·lents per mesurar temperatures baixes o paràmetres relacionats, com ara la temperatura de l'aire a la botiga.
Tanmateix, la vida útil d'aquest dispositiu és curta i el cost mitjà d'un TS de coure no és massa car (aproximadament 1 mil rubles).
Termistors
Els termistors són termòmetres de resistència l'element sensor dels quals està fet d'un semiconductor. Pot ser un òxid, un halogenur o altres substàncies amb propietats amfòteres.
L'avantatge d'aquest dispositiu no és només un coeficient de temperatura elevat, sinó també la capacitat de donar qualsevol forma al futur producte (des d'un tub prim fins a un dispositiu d'unes micres de llargada). Com a regla general, els termistors estan dissenyats per mesurar la temperatura de -100 °С a +200 °С.
Hi ha dos tipus de termistors:
- termistors - tenen un coeficient de resistència de temperatura negatiu, és a dir, amb l'augment de la temperatura, la resistència disminueix;
- posistors - tenen un coeficient de resistència de temperatura positiu, és a dir, a mesura que augmenta la temperatura, la resistència també augmenta.
Taules de calibratge per a termòmetres de resistència
Les taules de graduació són una graella de resum mitjançant la qual podeu determinar fàcilment a quina temperatura el termòmetre tindrà una certa resistència. Aquestes taules ajuden els treballadors de la instrumentació a avaluar el valor de la temperatura mesurada segons un determinat valor de resistència.
Dins d'aquesta taula, hi ha designacions especials de vehicles. Els podeu veure a la línia superior. El número significa el valor de resistència del sensor a 0 °C, i la lletra és el metall del qual està fet.
Per designar el metall, utilitzeu:
- P o Pt - platí;
- M - coure;
- N - Níquel.
Per exemple, 50M és un RTD de coure, amb una resistència de 50 ohms a 0 ° C.
A continuació es mostra un fragment de la taula de calibratge dels termòmetres.
| 50 M (ohms) | 100 M (ohm) | 50P (ohm) | 100P (ohm) | 500P (ohm) | |
|---|---|---|---|---|---|
| -50 °C | 39.3 | 78.6 | 40.01 | 80.01 | 401.57 |
| 0 °С | 50 | 100 | 50 | 100 | 500 |
| 50 °C | 60.7 | 121.4 | 59.7 | 119.4 | 1193.95 |
| 100 °С | 71.4 | 142.8 | 69.25 | 138.5 | 1385 |
| 150 °С | 82.1 | 164.2 | 78.66 | 157.31 | 1573.15 |
Classe de tolerància
La classe de tolerància no s'ha de confondre amb el concepte de classe de precisió. Amb l'ajuda d'un termòmetre, no mesurem i veiem directament el resultat de la mesura, sinó que transferim el valor de resistència corresponent a la temperatura real a les barreres o dispositius secundaris. Per això s'ha introduït un nou concepte.
La classe de tolerància és la diferència entre la temperatura corporal real i la temperatura que es va obtenir durant la mesura.
Hi ha 4 classes de precisió TS (des dels més precisos fins als dispositius amb un error més gran):
- AA;
- PERÒ;
- B;
- DE.
Aquí teniu un fragment de la taula de classes de tolerància, podeu veure la versió completa a GOST 6651-2009.
| Classe de precisió | Tolerància, °С | Interval de temperatura, °С | ||
|---|---|---|---|---|
| Coure TS | Platí TS | Níquel TS | ||
| AA | ±(0,1 + 0,0017 |t|) | - | de -50 °С a +250 °С | - |
| PERÒ | ±(0,15+0,002 |t|) | de -50 °С a +120 °С | de -100 °С a +450 °С | - |
| AT | ±(0,3 + 0,005 |t|) | de -50 °С a +200 °С | de -195 °С a +650 °С | - |
| DE | ±(0,6 + 0,01 |t|) | de -180 °С a +200 °С | de -195 °С a +650 °С | -60 °С a +180 °С |
Esquema de connexió
Per saber el valor de la resistència, cal mesurar-la. Això es pot fer incorporant-lo al circuit de mesura. Per a això, s'utilitzen 3 tipus de circuits, que es diferencien pel nombre de cables i la precisió de mesura aconseguida:
- Circuit de 2 fils. Conté un nombre mínim de cables, el que significa que és l'opció més barata. Tanmateix, en triar aquest esquema, no serà possible aconseguir una precisió de mesura òptima: la resistència dels cables utilitzats s'afegirà a la resistència del termòmetre, que introduirà un error en funció de la longitud dels cables. A la indústria, aquest esquema rarament s'utilitza. Només s'utilitza per a mesures en què la precisió especial no és important i el sensor es troba molt a prop del convertidor secundari. 2 fils es mostra a la imatge de l'esquerra.
- Circuit de 3 fils. A diferència de la versió anterior, aquí s'afegeix un cable addicional, connectat en breu a un dels altres dos de mesura. El seu principal objectiu és la capacitat d'obtenir la resistència dels cables connectats i resta aquest valor (compensar) del valor mesurat des del sensor. El dispositiu secundari, a més de la mesura principal, mesura addicionalment la resistència entre cables tancats, obtenint així el valor de la resistència dels cables de connexió des del sensor fins a la barrera o secundari. Com que els cables estan tancats, aquest valor hauria de ser zero, però de fet, a causa de la gran longitud dels cables, aquest valor pot arribar a diversos ohms.A més, aquest error es resta del valor mesurat, obtenint lectures més precises, a causa de la compensació de la resistència dels cables. Aquesta connexió s'utilitza en la majoria dels casos, ja que és un compromís entre la precisió requerida i un preu acceptable. 3 fils representat a la figura central.
- Circuit de 4 fils. L'objectiu és el mateix que quan s'utilitza el circuit de tres fils, però la compensació d'error es troba als dos cables de prova. En un circuit de tres fils, el valor de la resistència dels dos cables de prova s'assumeix que és el mateix valor, però de fet pot diferir lleugerament. Afegint un altre quart cable en un circuit de quatre fils (curt al segon cable de prova), és possible obtenir per separat el seu valor de resistència i compensar gairebé completament tota la resistència dels cables. No obstant això, aquest circuit és més car, ja que es requereix un quart conductor i, per tant, s'implementa en empreses amb finançament suficient, o en el mesurament de paràmetres on es necessita una major precisió. Esquema de connexió de 4 fils podeu veure a la imatge de la dreta.
Nota! Per a un sensor Pt1000, ja a zero graus, la resistència és de 1000 ohms. Podeu veure'ls, per exemple, en una canonada de vapor, on la temperatura mesurada és de 100-160 ° C, que correspon a uns 1400-1600 ohms. La resistència dels cables, depenent de la longitud, és d'aproximadament 3-4 ohms, és a dir. pràcticament no afecten l'error i no té gaire sentit utilitzar un esquema de connexió de tres o quatre cables.
Avantatges i inconvenients dels termòmetres de resistència
Com qualsevol instrument, l'ús de termòmetres de resistència té una sèrie d'avantatges i desavantatges. Considerem-los.
Avantatges:
- característica gairebé lineal;
- les mesures són bastant precises (error no superior a 1°С);
- alguns models són econòmics i fàcils d'utilitzar;
- intercanviabilitat de dispositius;
- estabilitat laboral.
Defectes:
- petit rang de mesura;
- temperatura límit de mesura més aviat baixa;
- la necessitat d'utilitzar esquemes de connexió especials per augmentar la precisió, la qual cosa augmenta el cost d'implementació.
Un termòmetre de resistència és un dispositiu comú en gairebé totes les indústries. És convenient mesurar baixes temperatures amb aquest aparell sense por de la precisió de les dades obtingudes. El termòmetre no és molt durador, però, el preu raonable i la facilitat de substitució del sensor cobreixen aquest petit inconvenient.
Articles semblants:
