Termometru de rezistență

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 7 iunie 2017; verificările necesită 20 de modificări .

Termometru de rezistență - o componentă electronică , un senzor conceput pentru a măsura temperatura .

Principiul de funcționare se bazează pe dependența rezistenței electrice a metalelor , aliajelor și materialelor semiconductoare de temperatură [1] .

Când este folosit ca element rezistiv al materialelor semiconductoare, este de obicei numit rezistență termică, termistor sau termistor [2] .

Termometru cu rezistență metalică

Este un rezistor realizat dintr-un fir metalic sau o peliculă metalică pe un substrat dielectric și având o dependență cunoscută a rezistenței electrice de temperatură.

Cel mai precis și comun tip de termometre de rezistență sunt termometrele din platină . Acest lucru se datorează faptului că platina are o dependență stabilă și bine studiată a rezistenței de temperatură și nu se oxidează în aer, ceea ce le asigură acuratețea și reproductibilitatea ridicată. Termometrele de referință sunt fabricate din platină de înaltă puritate, cu un coeficient de temperatură de 0,003925 1/ K la 0 °C.

Termometrele de rezistență din cupru și nichel sunt, de asemenea, folosite ca instrumente de măsură de lucru. Cerințele tehnice pentru termometrele de rezistență de lucru sunt stabilite în standardul GOST 6651-2009 (Sistemul de stat pentru asigurarea uniformității măsurătorilor. Convertoare termice de rezistență din platină, cupru și nichel. Cerințe tehnice generale și metode de testare). Standardul oferă intervale, clase de toleranță, tabele de caracteristici statice nominale (SSH) și relații standard rezistență-temperatura. GOST 6651-2009 respectă standardul internațional IEC 60751 (2008). În aceste standarde, spre deosebire de standardele existente anterioare, rezistențele nominale în condiții normale nu sunt standardizate. Rezistența inițială a rezistenței termice fabricate poate fi arbitrară cu o anumită toleranță.

Termometrele industriale cu rezistență din platină sunt considerate în majoritatea cazurilor a avea o relație standard rezistență-temperatura (RTC), care oferă o eroare de cel mult 0,1 ° C (clasa de rezistență termică AA la 0 ° C).

Termometrele de rezistență realizate sub formă de peliculă metalică depusă pe un substrat se disting printr-o rezistență crescută la vibrații, dar un interval mai mic de temperaturi de funcționare. Intervalul maxim în care sunt stabilite clasele de toleranță ale termometrelor cu platină pentru elementele de detectare a firului este de 660 °C (clasa C), pentru film - 600 °C (clasa C).

Termistori

Termistorul este un rezistor semiconductor a cărui rezistență electrică depinde de temperatură. Termistorii se caracterizează printr-un coeficient mare de rezistență la temperatură , simplitatea dispozitivului, capacitatea de a lucra în diferite condiții climatice cu sarcini mecanice semnificative și stabilitatea caracteristicilor în timp. Ele pot fi destul de mici, ceea ce este esențial pentru măsurarea temperaturii obiectelor mici și reducerea timpului de răspuns al măsurării. De obicei, termistorii au un coeficient de rezistență negativ la temperatură, spre deosebire de majoritatea metalelor și aliajelor metalice. PTC - au un coeficient de rezistență pozitiv la temperatură, adică odată cu creșterea temperaturii, crește și rezistența. [3]

Dependența rezistenței unei rezistențe termice de platină de temperatură

Pentru termometrele industriale cu rezistență din platină se utilizează ecuația Callendar-Van Dusen ( en ), cu coeficienți cunoscuți care sunt stabiliți experimental și normalizați în DIN EN 60751-2009 (GOST 6651-2009):

R_{T}=R_{0}\left[1+AT+BT^{2}+CT^{3}(T-100)\right]\;(-200\;{}^{{\circ } }{\mathrm {C}}<T<0\;{}^{{\circ }}{\mathrm {C}}),

R_{T}=R_{0}\left[1+AT+BT^{2}\right]\;(0\;{}^{\circ }\mathrm {C} \leq T<850 \;{}^{\circ }\mathrm {C}),

aici este rezistența la o temperatură de °C,

R_{T}

T

R_{0}

rezistență la 0 °C,

A,B,C

- coeficienți - constante normalizate de standard:

A=3,9083\times 10^{{-3}}\;{}^({\circ }}{\mathrm {C}}^{{-1}}

B=-5,775\times 10^{{-7}}\;{}^({\circ }}{\mathrm {C}}^{{-2}}

C=-4,183\times 10^{{-12}}\;{}^({\circ }}{\mathrm {C}}^{{-4}}.

Deoarece coeficienții și sunt relativ mici, rezistența crește aproape liniar odată cu creșterea temperaturii. $B$ $C$

Pentru termometrele de platină cu precizie crescută și termometrele de referință, calibrarea individuală este efectuată la un număr de puncte de referință de temperatură și se determină coeficienți individuali ai dependenței de mai sus [4] .

Conectarea termometrelor de rezistență la un circuit electric de măsurare

Există 3 scheme pentru includerea senzorului în circuitul de măsurare:

2 fire.

În schema de conectare a celui mai simplu termometru de rezistență, sunt utilizate două fire. Această schemă este utilizată acolo unde nu este necesară o precizie ridicată de măsurare. Precizia măsurării este redusă datorită rezistenței firelor de legătură, care se însumează cu rezistența proprie a termometrului și duce la o eroare suplimentară. Această schemă nu se aplică termometrelor din clasa A și AA.

3 fire.

Această schemă oferă măsurători mult mai precise datorită faptului că devine posibilă măsurarea rezistenței firelor de plumb într-un experiment separat și luarea în considerare a influenței acestora asupra preciziei de măsurare a rezistenței senzorului.

4 fire.

Este cea mai precisă schemă de măsurare care elimină complet influența firelor de plumb asupra rezultatului măsurării. În acest caz, doi conductori furnizează curent termistorului, iar celelalte două, în care curentul este zero, sunt folosite pentru a măsura tensiunea pe acesta. Dezavantajul acestei soluții este o creștere a volumului de fire utilizate, a costului și a dimensiunilor produsului. Această schemă nu poate fi utilizată într-un pod Wheatstone cu patru brațe .

În industrie, cel mai comun este circuitul cu trei fire. Pentru măsurători precise și de referință, este utilizat doar un circuit cu patru fire.

Avantajele și dezavantajele termometrelor de rezistență

Avantajele termometrelor de rezistență

Precizie mare de măsurare (de obicei mai bună de ±1 °C), poate ajunge până la 13 miimi de °C (0,013).
Posibilitatea de a elimina influența modificărilor rezistenței liniilor de comunicație asupra rezultatului măsurării atunci când se utilizează o schemă de măsurare cu 3 sau 4 fire.
Aproape liniar.

Dezavantajele termometrelor de rezistență

Interval de măsurare relativ scurt (comparativ cu termocuplurile )
Scump (în comparație cu termocuplurile din metal de bază , pentru termometrele cu rezistență din platină de tip TSP).
Este necesară o sursă de alimentare suplimentară pentru a seta curentul prin senzor.

Tabelul rezistențelor unor termometre de rezistență

Rezistența în ohmi (Ω)

Temperatura în °C	Pt100	Pt1000	limba germana PTC	limba germana NTC	NTC	NTC	NTC	NTC
	Tip: 404	Tip: 501	Tip: 201	Tip: 101	Tip: 102	Tip: 103	Tip: 104	Tip: 105
−50	80.31	803.1	1032
−45	82,29	822,9	1084
−40	84,27	842,7	1135			50475
−35	86,25	862,5	1191			36405
-30	88,22	882,2	1246			26550
−25	90.19	901,9	1306		26083	19560
−20	92.16	921,6	1366		19414	14560
−15	94.12	941,2	1430		14596	10943
−10	96.09	960,9	1493		11066	8299
−5	98.04	980,4	1561	31389	8466
0	100.00	1000,0	1628	23868	6536
5	101,95	1019,5	1700	18299	5078
zece	103,90	1039,0	1771	14130	3986
cincisprezece	105,85	1058,5	1847	10998
douăzeci	107,79	1077,9	1922	8618
25	109,73	1097,3	2000	6800			15000
treizeci	111,67	1116,7	2080	5401			11933
35	113,61	1136.1	2162	4317			9522
40	115,54	1155,4	2244	3471			7657
45	117,47	1174,7	2330				6194
cincizeci	119,40	1194,0	2415				5039
55	121,32	1213,2	2505				4299	27475
60	123,24	1232,4	2595				3756	22590
65	125,16	1251,6	2689					18668
70	127.07	1270,7	2782					15052
75	128,98	1289,8	2880					12932
80	130,89	1308,9	2977					10837
85	132,80	1328,0	3079					9121
90	134,70	1347,0	3180					7708
95	136,60	1366,0	3285					6539
100	138,50	1385,0	3390
105	140,39	1403,9
110	142,29	1422,9
150	157,31	1573.1
200	175,84	1758,4

Vezi și

Note

↑ Redactor-șef A. M. Prohorov. Resistance thermometer // Dicţionar enciclopedic fizic. - Enciclopedia Sovietică . - M. , 1983. (Rusă)
↑ Termistor // Marea Enciclopedie Sovietică : [în 30 de volume] / cap. ed. A. M. Prohorov . - Ed. a 3-a. - M . : Enciclopedia Sovietică, 1969-1978.
↑ Termometru de rezistență: principiu de funcționare, GOST. . (nedefinit)
↑ Temperatures.ru . Consultat la 26 mai 2009. Arhivat din original pe 25 mai 2009. (nedefinit)

Link -uri

Calculator online „Termometru de rezistență” care convertește temperatura în Rt

Dicționare și enciclopedii	mare chinezesc Mare norvegian Britannica (online) Britannica (online)