Motstandstermometeregenskaper, drift, bruk

Han Motstandstermometer (Motstandens termiske enhet eller RTD) er et instrument som drar nytte av en egenskap som objektene har -den elektriske motstanden -for å måle temperaturen. Denne prosedyren er kjent som mål av Termotemotstand.

Elektrisk motstand er en veldig passende parameter, siden den i mange tilfeller vanligvis øker lineært med temperaturen. Det sies at en viss X -egenskap er termometrisk, det vil si at den kan brukes til å måle temperaturen T, når forholdet mellom X og T er lineær:

X = k ∙ΔT

Et motstandstermometer

Hvor k er en konstant av proporsjonalitet for å bestemme.

En kjent termometrisk egenskap er utvidelsen av kvikksølv når den er oppvarmet, brukt i et klinisk termometer. Andre termometre bruker gass, metallark som utvider seg med økningen i temperatur, motstand eller bruker lysstyrken til et filament, blant andre egenskaper.

Det er praktisk å ha dette mulighetsområdet fordi temperaturen er en av de mest karakteristiske størrelsene i et hvilket som helst system, enten det. Det er grunnen til at det er størrelsen som er mest målt i industrielle prosesser, og for områdene som håndteres i hver av dem, er visse termometriske egenskaper å foretrekke fremfor andre.

[TOC]

Kjennetegn på motstandstermometeret

Motstandstermometre har følgende egenskaper:

-De er veldig enkel drift. Sensorelementet består av en metalltråd, og er det mest brukte platina, nikkel, wolfram og kobber.

-De tilbyr rask lesing.

-Høy presisjon.

-Operere i et bredt temperaturområde.

Motstand, motstand og temperatur

Materialene som brukes til å produsere motstandstermometre er drivere som har Motstand Øker nesten alltid med temperaturen. Motstand og resistivitet er ikke synonymer, men de er nært beslektede.

De Motstand Det er forholdet mellom det elektriske feltet som er opprettet inne i materialet når strømmen og tettheten av nevnte strøm sirkulerer. Det er derfor en eiendomseiendom.

For visse materialer, kalt Ohmic, Forholdet mellom elektrisk felt og strømtetthet er lineært. Når temperaturen stiger, øker førerionene sine vibrasjoner og med den motstand mot passering av strømmen.

På den annen side er motstand en egenskap av sjåføren, ikke bare bestemt av materialets motstand, men av geometri: lengde og område av tverrsnittet.

Kan tjene deg: Andromeda: oppdagelse, opprinnelse, egenskaper, struktur

Hvis tverrsnittet forblir konstant, er forholdet mellom disse størrelsene:

Hvor R er motstanden til ledningen, ρ motstanden til materialet, L -lengden og dets tverrsnittsareal.

Enheten for elektrisk motstand i det internasjonale system.

I metaller øker resistiviteten med en lineær temperatur:

ρ (t) = ρ_enten (1+α ∙ Δt)

Hvor ρ er motstanden til materialet ved en viss temperatur, ρ_enten Det er referansetemperaturresistiviteten, vanligvis 0 ºC eller 20 ºC, α er den termiske koeffisienten til materialet og Δt er temperaturvariasjonen.

Siden motstand avhenger av materialets motstand, hvis temperaturforskjellen ikke er veldig stor, blir det oppfylt at:

R (t) = r_enten (1+ α ∙ Δt)

Motstanden er lett å måle, og siden forholdet til temperaturen er lineær, er det en god termometrisk egenskap.

Fungerer

Platinum motstand termometer sensorer i innkapslet format. Kilde: Teplouser gjennom Wikimedia Commons.

Det sentrale elementet i motstandstermometeret er en metalltråd som rulles i en isolerende støtte, vanligvis laget av glimmer, keramikk eller glass. Det er innelukket i et rør fullt av isolerende støv og pakket inn i lag også isolerer, forsegler fuktighetsbevis.

Trykket inne i røret forblir lavt, for å unngå dannelse av oksider som forårsaker feil i avlesningene. Settet er lite: mellom 1-5 mm i diameter og 10-50 mm langt, dekket i sin tur av et utvendig hus som tjener til å beskytte det, siden enheten er delikat og må håndteres nøye.

Platinum, et edelt metall, er det mest brukte materialet for å produsere motstand, fordi det er veldig stabilt i et bredt spekter av temperaturer og gir ekstremt presise tiltak, til det å tjene som et standard internasjonalt temperaturmønster i -260 ºC -området - 630 ºC. Imidlertid kan termometre for platinarismotstand produseres med et mye større område.

Kan tjene deg: Eugen Goldstein: Biografi, bidrag og funn

For å måle endringer i trådmotstand, må du innlemme den i en spesiell krets som heter Wheatstone Bridge, brukes til å måle ukjente motstander eller impedanser.

Dette gjøres av tynne kobberledninger (to, tre eller fire kobbertråder, jo flere tråder, jo mer presis termometeret, de av tre er de vanligste).

For at enheten skal fungere, må en liten målestrøm. Når du kjenner strømmen og spenningen, bestemmes sensormotstanden med Ohms lov og gjennom den temperaturen.

Platinumtermometer karakteristisk kurve

Lineariteten til forholdet mellom motstand og temperatur blir ikke alltid oppfylt nøyaktig i alle temperaturområder, som avhenger mye av ledningsmaterialet.

Problemet med ikke -linearitet kan utbedres ved hjelp av en ekstra krets eller bare ved å bruke motstandsgrafen kontra temperatur, kalt Karakteristisk kurve, Som den som er vist:

100 ohm platinasmotstand Karakteristisk kurve. Kilde: Wikimedia Commons.

PT-100 Karakteristisk kurve eller 100 Ω platinaristenstermometer. Kilde: Wikimedia Commons.

Varianter

Termometre for platina motstand produseres i henhold til motstanden til spolen: PT-25, PT-100 og PT-1000 er de mest brukte.

"PT" -brevene henviser til det kjemiske symbolet i Platinum, og antallet er motstanden til ledningen til referansetemperaturen 0ºC. Jo større den mest følsomme motstanden er termometeret, for å tilby en større variasjon av motstand med samme temperaturendring. Imidlertid er PT-100 den som brukes mest på industrielt nivå, med en oppløsning i tiende klasse.

I stedet for tråd- eller spiralruller, bruker noen produsenter et tynt lag platina avsatt på toppen av et isolerende keramisk underlag. Dette reduserer størrelsen på enheten og gjør den enda mer presis og rask.

Bruker/applikasjoner av motstandstermometeret

Motstandstermometeret brukes fortrinnsvis i den kjemiske, farmasøytiske og matindustrien, så vel som i områder der det kreves stor presisjon i omfanget av temperaturen for å garantere kvalitetsprodukter.

Kan tjene deg: goniometer: historie, deler, drift, bruk, typer

Instrumentprodusenten indikerer temperaturområdet som kan måles med presisjon. Ut av sitt område gir ikke termometrene presise tiltak, og i verste fall er sensorelementet skadet.

Måling av miljøsemperatur

Å måle omgivelsestemperaturen med presisjon er viktig i bilindustrien, hvis montering, sveising og motorisk testprosesser produserer veldig varme i miljøet. I disse tilfellene er kobbermotstandstermometeret vanligvis foretrukket.

Temperatursensor for bil

For å måle motortemperaturen til en bil brukes en elektrisk motstand som termometrisk element.

Industriell bruk

For å bestemme temperaturen på støperiets industriovner, i kjeler, kjøleskap og atomreaktorer.

Også den nøyaktige temperaturkontrollen er veldig viktig for matindustrien, da den holder dem friske og fri for bakterier i lengre tid.

Astronomi

Platinaristens termometre brukes i påvisning av gravitasjonsbølger. Enheten som er opprettet for dette formålet består av to interferometre, som er optiske instrumenter for å måle lysforstyrrelser.

Interferometre bruker speil for å dirigere laserstråler riktig, og temperaturen deres overvåkes kontinuerlig for å sikre at de opprettholder passende krumning og sikre nøyaktigheten av tiltakene.

Fordeler og ulemper

Blant fordelene er det verdt å nevne:

-Høy presisjon.

-Forskjellige bruksområder.

-Stort måleområde som gjør at de kan brukes i forskjellige bransjer.

-De forblir stabile i lang tid.

-De er lineære eller veldig nær linearitet i et stort temperaturområde.

Mens de blant begrensningene de kan siteres:

-De brukes ikke til temperaturer større enn 660 ºC.

-Heller ikke under -270 ºC.

-De må manipuleres nøye.

-De er mindre følsomme enn andre billigste enheter som termistorer, og i noen applikasjoner er responstiden deres større enn disse.

-Platinumtermometre er dyre.

Referanser

1. Cambatronics Online. PT100: Grunnleggende forklaring og tilkobling. Gjenopprettet fra: YouTube.
2. Sears, Zemansky. 2016. Universitetsfysikk med moderne fysikk. 14. Ed. Volum 2. Pearson.
3. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fysikk for vitenskap og ingeniørfag. Volum 2. 7. Ed. Cengage Learning.
4. Ingeniørverktøykassen. RTD-motstandstemperaturdetektor. Hentet fra: EngineeringToolbox.com.
5. Torres, f. Motstandsberegning (RTD - PTC). Gjenopprettet fra: YouTube.