Temperaturen er en af de vigtigste fysiske parametre. Det er vigtigt at måle og kontrollere det både i hverdagen og i produktionen. Der findes mange specielle apparater til dette formål. Modstandstermometeret er et af de mest almindelige instrumenter, der anvendes i vid udstrækning inden for videnskab og industri. I dag vil vi forklare, hvad et modstandstermometer er, hvilke fordele og ulemper det har, og vi vil forstå de forskellige modeller.
Indhold
Anvendelsesområde
Et modstandstermometer - Et modstandstermometer er en anordning til måling af temperaturen i faste, flydende og gasformige medier. Den anvendes også til måling af temperaturen af bulkfibre.
Deres modstandstermometer findes i gas- og olieproduktion, metallurgi, energi, forsyningsvirksomheder og mange andre industrier.
VIGTIGT! Modstandstermometre kan anvendes i både neutrale og aggressive medier. Dette bidrager til den udbredte anvendelse af instrumentet i den kemiske industri.
Bemærk venligst! Til temperaturmåling i industrien anvendes også termokobler, læs mere om dem i i vores artikel om termokobler.
Typer af sensorer og deres specifikationer
Temperaturmåling med et modstandstermometer udføres med et eller flere modstandsfølere og tilslutning af ledningerDisse er indkapslet i et beskyttende hus.
RTD'er klassificeres efter typen af måleelement.
Metalmodstandstermometer i henhold til GOST 6651-2009
I henhold til GOST 6651-2009 Der findes en gruppe af metalmodstandstermometre, dvs. TS, hvis følsomme element er en lille modstand fremstillet af metaltråd eller -film.
Temperaturmålere i platin
Platin-RTD'er anses for at være de mest almindelige af de andre typer, så de installeres ofte til overvågning af vigtige parametre. Temperaturmålingsområdet er -200 °C til 650 °C. Den karakteristiske kurve er tæt på en lineær funktion. En af de mest almindelige typer er Pt100 (Pt er platin, 100 betyder 100 ohm ved 0 °C.).
VIGTIGT! Den største ulempe ved denne anordning er de høje omkostninger på grund af brugen af ædelmetal i sammensætningen.
Nikkelmodstandstermometre
Nikkelmodstandstermometre anvendes næsten aldrig i produktionen på grund af deres snævre temperaturområde (fra -60 °C til 180 °C) og kompleksiteten af driften, men det skal dog bemærkes, at de har den højeste temperaturkoefficient på 0,00617 °С-1.
Disse sensorer blev tidligere anvendt i skibsbygningsindustrien, men er nu blevet erstattet af platin-temperatursensorer i denne industri.
Kobbersensorer (TCM)
Kobbersensorer synes at have et endnu smallere aftastningsområde end nikkelsensorer (kun fra -50 °C til 170 °C), men de er ikke desto mindre den mest populære type sensor.
Hemmeligheden er de lave omkostninger ved ejerskab. Kobberfølerelementer er enkle og uhøjtidelige at anvende og er fremragende til måling af lave temperaturer eller relaterede parametre som f.eks. værkstedets lufttemperatur.
Levetiden for en sådan anordning er dog kort, og den gennemsnitlige pris for en kobbertemperaturføler er ikke så ringe (ca. 1 tusind rubler).
Termiske modstande
Termoresistorer er modstandstermometre, hvis følsomme element er fremstillet af en halvleder. Det kan være et oxid, en halogenid eller et andet stof med amfotere egenskaber.
Fordelen ved denne anordning er ikke kun dens høje temperaturkoefficient, men også muligheden for at forme det fremtidige produkt i enhver form (fra tynde rør til flere mikrometer lange). Typisk er termistorer designet til at måle temperaturer mellem -100 °C og +200 °C..
Der skelnes mellem to typer termistorer:
- Termistorer - har en negativ temperaturkoefficient for modstanden, dvs. at modstanden falder, når temperaturen stiger, når temperaturen stiger;
- posistorer - har en positiv temperaturkoefficient for modstanden, dvs. med stigende temperatur stiger modstanden også med stigende temperatur.
Kalibreringstabeller for modstandstermometre
Gradueringstabeller er et oversigtsskema, hvor man let kan bestemme, ved hvilken temperatur et termometer har en bestemt modstand. Sådanne tabeller hjælper instrumenteringsteknikeren med at vurdere værdien af den målte temperatur ud fra en bestemt modstandsværdi.
I denne tabel er der særlige RTD-betegnelser. Du kan se dem på den øverste linje. Tallet angiver sensorens modstandsværdi ved 0 °C, og bogstavet angiver det metal, som den er fremstillet af.
Der anvendes metalbetegnelsen:
- P eller Pt - platin
- М - kobber;
- N - nikkel.
For eksempel er 50M en kobber-TC med en modstand på 50 ohm ved 0 °C.
Nedenfor ses et fragment af termometerets gradueringstabel.
| 50M (Ohm) | 100M (Ohm) | 50P (Ohm) | 100P (Ohm) | 500P (Ohm) | |
|---|---|---|---|---|---|
| -50 °С | 39.3 | 78.6 | 40.01 | 80.01 | 401.57 |
| 0 °С | 50 | 100 | 50 | 100 | 500 |
| 50 °С | 60.7 | 121.4 | 59.7 | 119.4 | 1193.95 |
| 100 °С | 71.4 | 142.8 | 69.25 | 138.5 | 1385 |
| 150 °С | 82.1 | 164.2 | 78.66 | 157.31 | 1573.15 |
Toleranceklasse
Toleranceklassen bør ikke forveksles med nøjagtighedsklassen. Med et termometer måler vi ikke direkte og ser resultatet af målingen, men vi overfører den modstandsværdi, der svarer til den aktuelle temperatur, til barriererne eller de sekundære instrumenter. Derfor er der blevet indført et nyt begreb.
Toleranceklassen er forskellen mellem den faktiske kropstemperatur og den målte temperatur.
Der findes 4 nøjagtighedsklasser af TC (Nøjagtighedsklasser fra de mest nøjagtige til dem med den største usikkerhed):
- AA;
- А;
- B;
- С.
Her er et uddrag af tabellen over toleranceklasser, den fulde version findes i GOST 6651-2009.
| Præcisionsklasse | Tolerance, °C | Temperaturområde, °C | ||
|---|---|---|---|---|
| Kobber TS | Platinum TS | Nikkel TS | ||
| AA | ±(0,1 + 0,0017 |t|) | - | 50 °C til +250 °C | - |
| А | ±(0,15+0,002 |t|) | fra -50 °C til +120 °C | 100 °C til +450 °C | - |
| В | ± (0,3 + 0,005 |t|) | fra -50 °C til +200 °C | -195 °C til +650 °C | - |
| С | ±(0,6 + 0,01 |t|) | -180 °C til +200 °C | -195 °C til +650 °C | -60 °C til +180 °C |
ledningsdiagram
For at finde ud af modstandsværdien skal den måles. Dette kan gøres ved at integrere den i et målekredsløb. Generelt anvendes der 3 forskellige kredsløb, som hver især varierer i antallet af ledninger og den opnåede målenøjagtighed:
- 2-tråds kredsløb. Den indeholder det mindste antal ledninger og er derfor den billigste løsning. Hvis man vælger dette kredsløb, opnår man imidlertid ikke den optimale nøjagtighed - termometerets modstand vil blive lagt til modstanden i de anvendte ledninger, hvilket vil medføre en fejl, der afhænger af ledningslængden. I industrien anvendes en sådan ordning sjældent. Den anvendes kun til målinger, hvor nøjagtigheden ikke er vigtig, og hvor sonden er placeret tæt på den sekundære transducer. 2-tråds kredsløb vist på det venstre billede.
- 3-tråds kredsløb. I modsætning til den tidligere version er der her tilføjet en ekstra ledning, som er kortsluttet med en af de to andre målekabler. Dens hovedformål er at er at kunne få modstanden af de tilsluttede ledninger og trækker denne værdi fra (kompensere) fra den målte værdi af sensoren. Den sekundære anordning måler ud over den grundlæggende måling desuden modstanden mellem de lukkede ledninger og får derved modstandsværdien af forbindelsesledningerne fra sensoren til barrieren eller den sekundære anordning. Da ledningerne er lukkede, bør denne værdi være nul, men på grund af ledningslængden kan denne værdi faktisk nå op på flere ohm. Denne fejl trækkes derefter fra den målte værdi for at opnå en mere nøjagtig aflæsning ved at kompensere for ledningsmodstanden. Denne forbindelse anvendes i de fleste tilfælde, da den er et kompromis mellem den krævede nøjagtighed og en acceptabel pris. 3-tråds kredsløb er vist i den centrale tegning.
- 4-tråds kredsløb. Formålet er det samme som med 3-tråds kredsløbet, men der gives fejlkompensation til begge målekabler. I et kredsløb med tre ledninger antages modstandsværdien for begge testledninger at være den samme, men den faktiske værdi kan afvige en smule. Ved at tilføje endnu en fjerde ledning i et firetråds kredsløb (kortsluttet til den anden målekabel), er det muligt at få dens modstandsværdi separat og næsten fuldstændigt kompensere for hele modstanden fra ledningerne. Dette kredsløb er imidlertid dyrere, da der kræves en fjerde leder, og det bør derfor enten anvendes i virksomheder med tilstrækkelige midler eller til måleapplikationer, hvor der kræves større nøjagtighed. Diagrammet for 4-lederforbindelse du kan se på det højre billede.
Bemærk venligst! Pt1000 har allerede en modstand på 1000 ohm ved nul grader. Disse kan f.eks. ses på et damprør, hvor den målte temperatur er 100-160 °C, hvilket svarer til ca. 1400-1600 ohm. Ledningernes modstand er afhængig af deres længde ca. 3-4 Ω, dvs. de har næsten ingen indflydelse på fejlen, og der er ikke meget mening med at bruge en tre- eller firetrådsforbindelse.
Fordele og ulemper ved modstandstermometre
Som enhver anden anordning har brugen af modstandstermometre en række fordele og ulemper. Lad os se på dem.
Fordele:
- Praktisk talt lineær karakteristik;
- målingerne er ret nøjagtige (unøjagtighed max. 1 °C.);
- nogle modeller er billige og nemme at bruge;
- Udskiftelighed af udstyr;
- driftsstabilitet.
ulemper:
- lille måleområde;
- ret lav temperaturgrænse;
- Behovet for at bruge særlige ledningsdiagrammer for at opnå større nøjagtighed, hvilket øger implementeringsomkostningerne.
Modstandstermometeret er et almindeligt apparat i næsten alle industribrancher. Det er nemt at måle lave temperaturer uden at skulle bekymre sig om nøjagtigheden af målingerne. Termometeret er ikke særlig holdbart, men den rimelige pris og den nemme udskiftning af sensoren opvejer denne lille ulempe.
Relaterede artikler:
