Resistenssilämpömittarin ominaisuudet, toiminta, käyttää

Hän Vastuslämpömittari (Vastuslämpölaite tai RTD) on instrumentti, joka hyödyntää ominaisuutta, jolla objekteilla on -sähkövastus -lämpötilan mittaamiseksi. Tätä menettelyä tunnetaan mittana Lämpövastus.

Sähkövastus on erittäin sopiva parametri, koska monissa tapauksissa se yleensä kasvaa lineaarisesti lämpötilan kanssa. Sanotaan, että tietty X -ominaisuus on lämpömetrinen, ts. Sitä voidaan käyttää lämpötilan T mittaamiseen, kun X: n ja T: n välinen suhde on lineaarinen:

X = k ∙ΔT

Vastuslämpömittari

Missä k on vakio suhteellisuus määrittää.

Hyvin tunnettu lämpömetrinen ominaisuus on elohopean laajeneminen lämmitettäessä, sitä käytetään kliinisessä lämpömittarissa. Muut lämpömittarit käyttävät kaasua, metallilevyjä, jotka laajenevat lämpötilan, vastus- tai filamentin kirkkauden lisääntyessä, muun muassa.

On kätevää, että tämä mahdollisuudet ovat, koska lämpötila on yksi minkä tahansa järjestelmän tyypillisimmistä suuruuksista, olipa biologinen tai eloton. Siksi teollisuusprosesseissa mitataan eniten mitattu suuruus, ja kussakin niistä hoidetuille alueille tietyt lämpömetriset ominaisuudet ovat parempia kuin muut kuin muut.

[TOC]

Resistenssilämpömittarin ominaisuudet

Resistenssilämpömittareilla on seuraavat ominaisuudet:

-Ne ovat hyvin yksinkertaisia ​​käyttöä. Anturielementti koostuu metallilangasta, joka on eniten käytetty platina, nikkeli, volframi ja kupari.

-Ne tarjoavat nopeaa lukemista.

-Korkea tarkkuus.

-Toimia laajalla lämpötila -alueella.

Resistiivisyys, vastus ja lämpötila

Vastustuslämpömittarien valmistukseen käytetyt materiaalit ovat kuljettajia vastustuskyky Lähes aina nousee lämpötilan kanssa. Resistenssi ja resistiivisyys eivät ole synonyymejä, mutta ne ovat läheisesti sukulaisia.

Se vastustuskyky Se on materiaalin sisälle luodun sähkökentän suhde, kun mainitun virran virta ja tiheys kiertää. Siksi se on kiinteistöomaisuus.

Tietyille materiaaleille, joita kutsutaan ohminen, Sähkökentän ja virrantiheyden välinen suhde on lineaarinen. Lämpötilan noustessa kuljettajan ionit lisäävät värähtelyään ja sen kanssa vastustus virran kulkemiseen.

Toisaalta vastus on kuljettajan ominaisuus, määritetty paitsi materiaalin resistiivisyys, myös geometria: poikkileikkauksen pituus ja pinta -ala.

Voi palvella sinua: Andromeda: löytö, alkuperä, ominaisuudet, rakenne

Jos poikkileikkaus pysyy vakiona, näiden suuruuksien välinen suhde on:

Missä r on johdon vastus, ρ materiaalin resistiivisyys, L -pituus ja sen poikkileikkausalue.

Kansainvälisen järjestelmän sähkövastuksen yksikkö on Ohmio (ω), kun taas resistiivisyys tulee ω ∙ m, vaikkakin on tavallista löytää ω ∙ mm.

Metalleissa resistiivisyys kasvaa lineaarisen lämpötilan myötä:

ρ (t) = ρ_jompikumpi (1+α ∙ ΔT)

Missä ρ on materiaalin resistiivisyys tietyssä lämpötilassa, ρ_jompikumpi Se on vertailulämpötilan resistiivisyys, yleensä 0ºC tai 20 ºC, a on materiaalin lämpökerroin ja ΔT on lämpötilan variaatio.

Koska vastus riippuu materiaalin resistiivisyydestä, jos lämpötila -ero ei ole kovin suuri, on täytettävä, että:

R (t) = r_jompikumpi (1+ α ∙ ΔT)

Resistanssi on helppo mitata, ja koska suhde lämpötilaan on lineaarinen, se on hyvä lämpömetrinen ominaisuus.

Toiminta

Platinumiresistenssilämpömittarin anturit kapseloidussa muodossa. Lähde: Teplouser Wikimedia Commons kautta.

Resistanssilämpömittarin keskuselementti on metallilanka, joka rullataan eristävässä tuessa, yleensä tehty kiille, keramiikasta tai lasista. Se on suljettu putkeen, joka on täynnä eristävää pölyä ja kääritty kerroksiin myös eristävä, tiivistävä kosteuskesto.

Putken sisällä oleva paine pysyy alhaisena, jotta vältetään oksidien muodostuminen, jotka aiheuttavat virheen lukemissa. Sarja on pieni: halkaisijaltaan 1-5 mm ja 10-50 mm pitkä, peitettynä puolestaan ​​ulkokotelolla, joka palvelee sitä, koska laite on herkkä ja se on käsiteltävä huolellisesti.

Platinum, jalometalli, on eniten käytetty materiaali vastustuskyvyn valmistukseen, koska se on erittäin stabiili laajassa lämpötiloissa ja tarjoaa erittäin tarkkoja mittauksia, jotta se on toiminut tavanomaisena kansainvälisenä lämpötilan mallina -260 ºC -alueella - 630ºC. Platinumiresistenssi lämpömittarit voidaan kuitenkin valmistaa paljon suuremmalla alueella.

Voi palvella sinua: Eugen Goldstein: Elämäkerta, panokset ja löytöt

Langankestävyyden muutosten mittaamiseksi sinun on sisällytettävä se erityiseen piiriin nimeltään Wheatstone -silta, Käytetään tuntemattomien vastusten tai impedanssien mittaamiseen.

Tämä tehdään ohuilla kuparilangoilla (kaksi, kolme tai neljä kuparikierteitä, mitä enemmän kierteitä, sitä tarkemmin lämpömittari, kolmen ovat yleisimpiä).

Laitteen toimimiseksi pienen mittauksen on oltava. Tietäen virran ja jännitteen, anturin vastus OHM: n laki määritetään ja sen läpi lämpötila.

Platinum -lämpömittarin ominaiskäyrä

Resistenssin ja lämpötilan välisen suhteen lineaarisuus ei aina täytetä tarkasti kaikilla lämpötila -alueilla, mikä riippuu paljon langan materiaalista.

Epälineaarisuuden ongelma voidaan korjata käyttämällä ylimääräistä piiriä tai yksinkertaisesti käyttämällä vastuskaaviota verrattuna lämpötilaan, nimeltään ominaiskäyrä, Kuten esitetty:

100 ohmin platinaresistenssiominaisuuskäyrä. Lähde: Wikimedia Commons.

PT-100-ominaiskäyrä tai 100 Ω Platinum -vastuslämpömittari. Lähde: Wikimedia Commons.

Variantit

Platinumiresistenssin lämpömittarit valmistetaan kelan kestävyyden mukaan: PT-25, PT-100 ja PT-1000 ovat eniten käytettyjä.

"Pt" -kirjeet viittaavat platinakemialliseen symboliin, ja luku on johdon vastus vertailulämpötilaan 0ºC. Suurempi herkkä vastus on lämpömittari, joka tarjoaa suuremman resistanssin vaihtelun samalla lämpötilan muutoksella. PT-100 on kuitenkin se, jota käytetään eniten teollisuusasteella, kymmenennen luokan resoluutiolla.

Lanka- tai kelatelan sijasta jotkut valmistajat käyttävät ohutta kerrosta platinaa, joka on talletettu eristetyn keraamisen substraatin päälle. Tämä pienentää laitteen kokoa ja tekee siitä entistä tarkemman ja nopeamman.

Resistanssilämpömittarin käyttö/sovellukset

Resistenssilämpömittaria käytetään edullisesti kemiallisissa, lääke- ja elintarviketeollisuudessa sekä alueilla, joilla vaaditaan suurta tarkkuutta lämpötilan laaduntuotteiden takaamiseksi laadukkaiden tuotteiden takaamiseksi.

Voi palvella sinua: Goniometri: Historia, osat, toiminta, käyttö, tyypit

Instrumentin valmistaja ilmaisee lämpötila -alueen, joka voidaan mitata tarkkuudella. Lämpömittarit eivät tuota tarkkoja toimenpiteitä ja pahimmassa tapauksessa anturielementti on vaurioitunut.

Ympäristölämpötilan mittaus

Ympäristön lämpötilan mittaaminen tarkkuudella on tärkeää autoteollisuudessa, jonka kokoonpano-, hitsaus- ja motoriset testiprosessit tuottavat erittäin lämpöä ympäristössä. Näissä tapauksissa kupariresistenssilämpömittari on yleensä edullinen.

Auton lämpötila -anturi

Auton moottorin lämpötilan mittaamiseksi käytetään sähkövastusta.

Teollisuuskäyttö

Valimoisten teollisuusuunien lämpötilan määrittämiseksi kattiloissa, jääkaapissa ja ydinreaktorissa.

Myös tarkka lämpötilanhallinta on erittäin tärkeä elintarviketeollisuudelle, koska se pitää ne tuoreina ja bakteereina pidempään aikaa.

Tähtitiede

Platinumiresistenssilämpömittareita käytetään gravitaatioaaltojen havaitsemisessa. Tätä tarkoitusta varten luotu laite koostuu kahdesta interferometristä, jotka ovat optisia instrumentteja valonhäiriöiden mittaamiseksi.

Interferometrit käyttävät peilejä lasersäteiden oikein ohjaamiseen, ja niiden lämpötilaa tarkkaillaan jatkuvasti varmistaakseen, että ne ylläpitävät asianmukaista kaarevuutta ja varmistavat toimenpiteiden tarkkuuden.

Hyödyt ja haitat

Niistä eduista on syytä mainita:

-Korkea tarkkuus.

-Monenlaisia ​​käyttötarkoituksia.

-Suuri mittausalue, joka mahdollistaa niiden käytön eri toimialoilla.

-Ne pysyvät vakaina pitkään.

-Ne ovat lineaarisia tai hyvin lähellä lineaarisuutta suurella lämpötila -alueella.

Rajoituksista voidaan mainita:

-Niitä ei käytetä yli 660ºC: n lämpötiloissa.

-Eikä alle -270 ºC.

-Niitä on manipuloitava huolellisesti.

-Ne ovat vähemmän herkkiä kuin muut halvimmat laitteet, kuten termistorit, ja joissain sovelluksissa niiden vasteaika on suurempi kuin nämä.

-Platinum -lämpömittarit ovat kalliita.

Viitteet

1. Cambatronics verkossa. PT100: Perus selitys ja yhteys. Palautettu: YouTube.
2. Sears, Zemansky. 2016. Yliopiston fysiikka, jolla on moderni fysiikka. 14. päivä. Ed. Nide 2. Pearson.
3. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fysiikka tieteen ja tekniikan fysiikka. Nide 2. Seitsemäs. Ed. Cengage -oppiminen.
4. Suunnittelutyökalupakki. RTD-resistenssin lämpötilan ilmaisin. Haettu: Engineeringtoolbox.com.
5. Torres, b. Resistenssin laskenta (RTD - PTC). Palautettu: YouTube.