温度は主要な物理パラメータの 1 つです。日常生活と生産の両方でそれを測定し、制御することが重要です。この目的のために多くの特別なデバイスがあります。抵抗温度計は、科学および産業で広く使用されている最も一般的な機器の 1 つです。今日は、抵抗温度計とは何か、その長所と短所、およびさまざまなモデルについて説明します。
コンテンツ
適用分野
測温抵抗体 - 固体、液体、気体の媒体の温度を測定するように設計されたデバイスです。また、バルク固体の温度を測定するためにも使用されます。
ガスおよび石油生産、冶金、エネルギー、公益事業、および他の多くの産業で見られるその場所の抵抗温度計。
重要！ 測温抵抗体は、攻撃的な環境だけでなく中立的な環境でも使用できます。化学業界への普及に貢献しています。
ご注意ください！ 業界で温度を測定するために、熱電対も使用されています。 熱電対に関する記事で.
センサーの種類と特徴
測温抵抗体で温度を測定するには、1 つまたは複数の抵抗感知素子と接続が必要です。 ワイヤー、保護ハウジングにしっかりと隠されています。
RTD は、検出素子の種類によって分類されます。
GOST 6651-2009 に準拠した金属抵抗温度計
によると GOST 6651-2009 金属抵抗温度計のグループ、つまりTSがあり、その敏感な要素は金属線またはフィルムの小さな抵抗器です。
白金温度計
プラチナ RTD は、他のタイプの中で最も一般的であると考えられているため、重要なパラメーターを監視するためにインストールされることがよくあります。温度測定範囲は -200 °C ～ 650 °C.特性は線形関数に近いです。最も一般的なタイプの 1 つは、 Pt100 (Pt はプラチナ、100 は 0 °C で 100 オームを意味します).
重要！ このデバイスの主な欠点は、構成に貴金属を使用しているため高価です。
ニッケル抵抗温度計
ニッケル測温抵抗体は、温度範囲が狭いため、生産ではほとんど使用されません (-60°Сから180°Сまで）と操作の複雑さ、ただし、それらは最高の温度係数を持っていることに注意する必要があります 0,00617 °С-1.
以前はこのようなセンサーが造船で使用されていましたが、現在この業界ではプラチナ RTD に置き換えられています。
銅線センサー (TCM)
銅センサーは、ニッケルセンサーよりも使用範囲がさらに狭いようです（-50 °C ～ 170 °C のみ)、しかし、それらはより一般的なタイプの TCS です。
その秘密は端末の安さにあります。銅製のセンシング素子はシンプルで気取らない使用法であり、店内の気温などの低温や関連パラメータの測定に優れています。
ただし、このようなデバイスの耐用年数は短く、銅製 RTD の平均コストはポケットにあまり負担をかけません (約1000ルーブル).
熱抵抗器
サーモレジスタは抵抗温度計であり、その感応素子は半導体でできています。これは、酸化物、ハロゲン化物、または両性特性を持つ他の物質である可能性があります。
このデバイスの利点は、高い温度係数だけでなく、将来の製品に任意の形状を与える能力でもあります (細いチューブから長さ数ミクロンのデバイスまで）。通常、サーミスタは温度を測定するように設計されています -100°Сから+200°Сまで。.
サーミスタには次の 2 種類があります。
- サーミスタ - 負の抵抗温度係数を持っています。つまり、温度が上昇すると抵抗が減少します。
- ポジター - 抵抗の正の温度係数があります。つまり、温度が上昇すると、抵抗も増加します。
測温抵抗体の目盛表
卒業表は、温度計が特定の抵抗を持つ温度を簡単に判断できる要約グリッドです。このような表は、計装作業員が特定の抵抗値から測定温度の値を推定するのに役立ちます。
この表には、特別な RTD の指定があります。それらはトップラインで見ることができます。数字は0℃でのセンサーの抵抗値、文字はセンサーの材質を表しています。
金属用途の指定について：
- PまたはPt - プラチナ;
- М - 銅;
- N - ニッケル。
たとえば、50M は銅製 RTD で、抵抗は 0 °C で 50 オームです。
以下は、温度計のキャリブレーション テーブルの一部です。
| 50M（オーム） | 100M（オーム） | 50P(オーム) | 100P(オーム) | 500P(オーム) | |
|---|---|---|---|---|---|
| -50°C | 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°C | 82.1 | 164.2 | 78.66 | 157.31 | 1573.15 |
公差等級
公差クラスを精度クラスと混同しないでください。温度計では、直接測定して測定結果を見るのではなく、実際の温度に対応する抵抗値をバリアまたは二次デバイスに送信します。これが、新しい概念が導入された理由です。
許容クラスは、実際の体温と測定から得られた温度との差です。
TC には 4 つの精度クラスがあります (最も正確なものから誤差の大きいデバイスまで):
- AA;
- А;
- B;
- С。
以下は、公差クラスの表の一部です。完全版は、 GOST 6651-2009.
| 精度等級 | 公差、°С | 温度範囲、°С | ||
|---|---|---|---|---|
| 銅TS | プラチナTS | ニッケルTS | ||
| AA | ±(0,1 + 0,0017 |t|) | - | -50°C ～ +250°C | - |
| А | ±(0,15+0,002 |t|) | -50 °C ～ +120 °C | -100 °C ～ +450 °C | - |
| Â | ± (0,3 + 0,005 |t|) | -50 °C ～ +200 °C | -195 °C ～ +650 °C | - |
| С | ±(0,6 + 0,01 |t|) | -180 °C ～ +200 °C | -195 °C ～ +650 °C | -60 °C ～ +180 °C |
配線図
抵抗値を知るには、測定する必要があります。これは、測定回路に組み込むことで実現できます。これを行うには、ワイヤの数と達成される測定精度が互いに異なる3種類の回路を使用します。
- 2線式回路.これは最小数のワイヤを含むため、最も安価なオプションです。ただし、この回路では最適な精度が得られません。使用するワイヤの抵抗に温度計の抵抗が追加されるため、ワイヤの長さに依存する誤差が生じます。業界では、このようなスキームはめったに使用されません。これは、精度が重要ではなく、センサーが二次トランスデューサーの近くにある測定にのみ使用されます。 2線式回路 左の写真に示されている.
- 3線式回路.以前のバージョンとは対照的に、追加のワイヤがここに追加され、他の 2 つの測定ワイヤの 1 つに短絡されます。その主な目的は 接続されたワイヤの抵抗を取得できるようにすることです この値を減算します (補償) センサーからの測定値から。二次デバイスは、基本的な測定に加えて、閉じたワイヤ間の抵抗をさらに測定し、センサからバリアまたは二次デバイスへの接続ワイヤの抵抗値を取得します。ワイヤが閉じているため、この値はゼロに等しいはずですが、実際には、ワイヤが長いため、この値は数オームに達する可能性があります。次に、この誤差が測定値から差し引かれ、ワイヤの抵抗が補償されるため、より正確な読み取り値が得られます。この接続は、必要な精度と許容できる価格との間の妥協点であるため、ほとんどの場合に使用されます。 3線回路 中央の写真に示されています.
- 4 線式回路.目的は 3 線式回路と同じですが、誤差補正は両方の測定線に適用されます。 3 線式回路では、両方のテスト リードの抵抗値が同じであると見なされますが、実際にはわずかに異なる場合があります。 4 線式回路に別の 4 線目を追加することにより (2 番目のテスト リードに短絡）、抵抗値を個別に取得して、ワイヤからのすべての抵抗をほぼ完全に補償することができます。ただし、この回路は 4 番目の導体が必要なため、より高価なため、十分な資金がある企業や、より高い精度が必要なパラメータを測定する場合に実装されます。 4 線式接続図 右の図で見ることができます.
ご注意ください！ Pt1000 センサーには、0 度で 1000 オームの抵抗があります。たとえば、測定温度が100〜160°Cに等しい蒸気管でそれらを見ることができます。これは約1400〜1600オームに相当します。長さに応じたワイヤの抵抗は約3〜4オームです。 これらは実際にはエラーに影響を与えず、3ワイヤまたは4ワイヤ接続方式を使用しても意味がありません。
測温抵抗体のメリットとデメリット
他のデバイスと同様に、測温抵抗体の使用には多くの利点と欠点があります。それらを見てみましょう。
利点:
- 実質的に線形特性;
- 測定値は十分に正確です (エラーは1°C以下です。);
- 一部のモデルは安価で使いやすいです。
- デバイスの互換性;
- 動作の安定。
短所:
- 小さな測定範囲;
- 測定の限界温度がかなり低い。
- 精度を高めるために特別な接続方式を使用する必要があり、実装コストが増加します。
抵抗温度計は、ほぼすべての業界で一般的なデバイスです。得られたデータの精度を心配することなく、低温を測定するのに便利です。温度計は特に耐久性がありませんが、リーズナブルな価格とセンサーの交換の容易さが、この小さな欠点を補っています。
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