Resistenzthermometereigenschaften, Betrieb, verwendet

Er Widerstandsthermometer (Wärmevorrichtung des Widerstands oder RTD) ist ein Instrument, das eine Eigenschaft ausnutzt, die die Objekte -den elektrischen Widerstand haben -, um die Temperatur zu messen. Dieses Verfahren wird als Maß durch bezeichnet Thermowiderstand.

Der elektrische Widerstand ist ein sehr geeigneter Parameter, da er in vielen Fällen normalerweise linear mit der Temperatur zunimmt. Es wird gesagt, dass eine bestimmte X -Eigenschaft thermometrisch ist, dh sie kann verwendet werden, um die Temperatur t zu messen, wenn die Beziehung zwischen x und t linear ist:

X = k ∙ΔT

Ein Widerstandsthermometer

Wobei k eine Konstante der Verhältnismäßigkeit ist, um zu bestimmen.

Eine gut bekannte thermometrische Eigenschaft ist die Expansion von Quecksilber beim Erhitzen, der in einem klinischen Thermometer verwendet wird. Andere Thermometer verwenden Gas, Metallblätter, die sich unter anderem mit Temperatur, Widerstand, Widerstand oder der Helligkeit eines Filaments verwenden.

Es ist zweckmäßig, diesen Bereich an Möglichkeiten zu haben, da die Temperatur eines der charakteristischsten Größen eines Systems ist, sei es biologisch oder leblos. Deshalb ist es die Größenordnung, die in industriellen Prozessen am meisten gemessen wird, und für die Bereiche, die in jedem von ihnen behandelt werden, sind bestimmte thermometrische Eigenschaften anderen vorzuziehen.

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Eigenschaften des Widerstandsthermometers

Widerstandsthermometer haben die folgenden Eigenschaften:

-Sie sind eine sehr einfache Operation. Das Sensorelement besteht aus einem Metalldraht, das am häufigsten verwendeten Platin, Nickel, Wolfram und Kupfer ist.

-Sie bieten eine schnelle Lektüre an.

-Hohe Genauigkeit.

-In einem weiten Temperaturbereich arbeiten.

Widerstand, Widerstand und Temperatur

Die Materialien zur Herstellung von Widerstandsthermometern sind Treiber, deren Widerstand Fast immer nimmt mit der Temperatur zu. Resistenz und Widerstand sind keine Synonyme, aber sie sind eng miteinander verbunden.

Der Widerstand Es ist die Beziehung zwischen dem im Material erzeugten elektrischen Feld, wenn der Strom und die Dichte der aktuellen Stromkreislauf. Es ist daher ein Eigentum.

Für bestimmte Materialien, genannt Ohmmisch, Die Beziehung zwischen elektrischem Feld und Stromdichte ist linear. Wenn die Temperatur steigt, erhöhen Fahrerionen ihre Schwingungen und damit die Opposition gegen den Durchgang des Stroms.

Andererseits ist der Widerstand eine Eigenschaft des Treibers, die nicht nur durch den Widerstand des Materials, sondern auch durch Geometrie bestimmt wird: Länge und Fläche des Querschnitts.

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Wenn der Querschnitt konstant bleibt, beträgt die Beziehung zwischen diesen Größen:

Wobei R der Widerstand von Draht ist, ρ den Widerstand des Materials, die L -Länge und seine Querschnittsfläche.

Die Einheit für den elektrischen Widerstand im internationalen System ist Ohmio (ω), während der Widerstand in ω ∙ m ist, obwohl es üblich ist, ω ∙ mm zu finden.

In Metallen nimmt der Widerstand mit einer linearen Temperatur zu:

ρ (t) = ρ_entweder (1+α ∙ ΔT)

Wobei ρ der Widerstand des Materials bei einer bestimmten Temperatur ist, ρ_entweder Es ist der Referenztemperaturwiderstand, normalerweise 0ºC oder 20 ºC, α ist der thermische Koeffizient des Materials und ΔT ist die Temperaturvariation.

Da der Widerstand vom Widerstand des Materials abhängt, ist es erfüllt, wenn die Temperaturdifferenz nicht sehr groß ist, dass:

R (t) = r_entweder (1+ α ∙ ΔT)

Der Widerstand ist leicht zu messen, und da die Beziehung zur Temperatur linear ist, ist es eine gute thermometrische Eigenschaft.

Funktion

Thermometersensoren des Platinwiderstands im eingekapselten Format. Quelle: Teplouser durch Wikimedia Commons.

Das zentrale Element des Widerstandsthermometers ist ein Metalldraht, der in einer isolierenden Unterstützung gerollt ist, normalerweise aus Glimmer, Keramik oder Glas. Es ist in einem Rohr voller Isolierstaub eingeschlossen und in Schichten eingewickelt, auch isolierende, versiegelte Feuchtigkeitsbesichtigung.

Der Druck im Röhrchen bleibt niedrig, um die Bildung von Oxiden zu vermeiden, die Fehler in den Messwerten verursachen. Der Satz ist klein: zwischen 1 und 5 mm Durchmesser und 10-50 mm lang und von einem Außengehäuse bedeckt, das zum Schutz dient, da das Gerät empfindlich ist und vorsichtig behandelt werden muss.

Platin, ein Edelmetall, ist das am häufigsten verwendete Material, um Widerstand herzustellen, da es in einem weiten Temperaturbereich sehr stabil ist und extrem genaue Maßnahmen zur Verfügung stellt - 630ºC. Platinwiderstandsthermometer können jedoch mit einem viel größeren Bereich hergestellt werden.

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Um Änderungen des Drahtwiderstands zu messen, müssen Sie ihn in eine spezielle Schaltung einbeziehen, die genannt wird Weizensteinbrücke, Wird verwendet, um unbekannte Widerstände oder Impedanzen zu messen.

Dies geschieht durch dünne Kupferdrähte (zwei, drei oder vier Kupferfäden, je mehr Fäden, je genauer das Thermometer, die von drei sind die meisten.

Damit das Gerät funktioniert, muss ein kleiner Messstrom muss. Kennt der Strom und die Spannung, der Sensorwiderstand mit dem Ohmschen Gesetz und durch die Temperatur durch sie.

Platin -Thermometer -charakteristische Kurve

Die Linearität der Beziehung zwischen Widerstand und Temperatur wird in allen Temperaturbereichen nicht immer genau erfüllt, was stark vom Drahtmaterial abhängt.

Das Problem der Nichtlinearität kann mit einem zusätzlichen Schaltkreis oder einfach durch Verwendung des Widerstandsdiagramms gegen die Temperatur behoben werden, die genannt werden charakteristische Kurve, Wie der gezeigte:

100 Ohm Platin -Resistenz -charakteristische Kurve. Quelle: Wikimedia Commons.

PT-100 charakteristische Kurve oder 100 Ω Platinwiderstandsthermometer. Quelle: Wikimedia Commons.

Varianten

Platinwiderstandsthermometer werden gemäß dem Widerstand der Spule hergestellt: PT-25, PT-100 und PT-1000 sind die am häufigsten verwendeten.

Die "Pt" -Schr. Je größer der empfindlichste Widerstand ist das Thermometer, um eine größere Abweichung des Widerstands mit derselben Temperaturänderung anzubieten. Der PT-100 ist jedoch derjenige, der auf industrieller Ebene am meisten verwendet wird, mit einer Auflösung der zehnten Klasse.

Anstelle von Draht- oder Spulenwalzen verwenden einige Hersteller eine dünne Platinschicht, die auf einem isolierenden Keramiksubstrat abgelagert ist. Dies verringert die Größe des Geräts und macht es noch präziser und schneller.

Verwendet/Anwendungen des Widerstandsthermometers

Das Resistenzthermometer wird vorzugsweise in der chemischen, pharmazeutischen und Lebensmittelindustrie sowie in Bereichen verwendet, in denen eine große Präzision in Höhe der Temperatur erforderlich ist, um Qualitätsprodukte zu gewährleisten.

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Der Instrumentenhersteller gibt den Temperaturbereich an, der mit Präzision gemessen werden kann. Außerhalb ihres Bereichs ergeben die Thermometer keine genauen Maßnahmen und im schlimmsten Fall wird das Sensorelement beschädigt.

Umwelttemperaturmessung

Die Messung der Umgebungstemperatur mit Präzision ist in der Automobilindustrie wichtig, deren Montage-, Schweiß- und Motor -Testprozesse sehr Wärme in der Umwelt erzeugen. In diesen Fällen wird das Kupferwiderstandsthermometer normalerweise bevorzugt.

Temperatursensor für Auto

Um die Motortemperatur eines Autos zu messen, wird ein elektrischer Widerstand als thermometrisches Element verwendet.

Industrielle Verwendungszwecke

Um die Temperatur der Foundry -Industrieöfen in Kesseln, Kühlschränken und Kernreaktoren zu bestimmen.

Auch die genaue Temperaturkontrolle ist für die Lebensmittelindustrie sehr wichtig, da sie für eine längere Zeit frisch und frei von Keimen hält.

Astronomie

Platinwiderstandsthermometer werden zum Nachweis von Gravitationswellen verwendet. Das für diesen Zweck erstellte Gerät besteht aus zwei Interferometern, bei denen es sich um optische Instrumente handelt, um Lichtstörungen zu messen.

Interferometer verwenden Spiegel, um Laserstrahlen ordnungsgemäß zu lenken, und ihre Temperatur wird kontinuierlich überwacht, um sicherzustellen, dass sie die entsprechende Krümmung beibehalten und die Genauigkeit der Maßnahmen sicherstellen.

Vorteile und Nachteile

Unter den Vorteilen ist es erwähnenswert:

-Hohe Genauigkeit.

-Vielfalt der Verwendungszwecke.

-Großer Messbereich, der es ihnen ermöglicht, in verschiedenen Branchen verwendet zu werden.

-Sie bleiben lange stabil.

-Sie sind linear oder sehr nahe der Linearität in einem großen Temperaturbereich.

Während sie unter den Einschränkungen zitiert werden können:

-Sie werden nicht für Temperaturen von mehr als 660 ° C verwendet.

-Noch unter -270 ºC.

-Sie müssen sorgfältig manipuliert werden.

-Sie sind weniger empfindlich als andere billigste Geräte wie Thermistoren, und in einigen Anwendungen ist ihre Reaktionszeit größer als diese.

-Platin -Thermometer sind teuer.

Verweise

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