The odporový teploměr (Odporové tepelné zařízení nebo RTD) je přístroj, který využívá k měření teploty vlastnost, kterou mají objekty - elektrický odpor. Tento postup se nazývá měření pomocí tepelný odpor.
Elektrický odpor je velmi vhodný parametr, protože v mnoha případech má tendenci se lineárně zvyšovat s teplotou. Říká se, že určitá vlastnost X je termometrická, to znamená, že ji lze použít k měření teploty T, když je vztah mezi X a T lineární:
X = k ∙ΔT
Kde k je konstanta proporcionality, která se má určit.
Známou termometrickou vlastností je expanze rtuti po zahřátí, která se používá v klinickém teploměru. Jiné teploměry používají mimo jiné plyn, kovové plechy, které expandují se zvyšující se teplotou, odporem nebo využívají jas vlákna..
Je vhodné mít tento rozsah možností, protože teplota je jednou z nejcharakterističtějších veličin jakéhokoli systému, ať už biologického nebo neživého. Proto se v průmyslových procesech nejvíce měří velikost a pro rozsahy, které jsou zpracovávány v každém z nich, jsou některé termometrické vlastnosti výhodnější než jiné..
Rejstřík článků
Odporové teploměry mají následující vlastnosti:
-Jejich obsluha je velmi jednoduchá. Senzorový prvek se skládá z drátu z kovu, nejpoužívanějšího je platina, nikl, wolfram a měď..
-Nabízejí rychlé čtení.
-Vysoká přesnost.
-Pracujte v širokém rozsahu teplot.
Materiály používané k výrobě odporových teploměrů jsou vodiče, jejichž odpor téměř vždy se zvyšuje s teplotou. Odpor a měrný odpor nejsou synonyma, ale úzce souvisí.
The odpor Jedná se o vztah mezi elektrickým polem vytvořeným uvnitř materiálu, když proud cirkuluje, a hustotou uvedeného proudu. Jedná se tedy o vlastnost materiálu.
Pro určité materiály, tzv ohmický, vztah mezi elektrickým polem a hustotou proudu je lineární. Jak teplota stoupá, ionty vodiče zvyšují své vibrace a tím i opozici vůči průchodu proudu.
Místo toho je odpor vlastností vodiče, která je určena nejen odporem materiálu, ale také geometrií: délkou a plochou průřezu.
Pokud je průřez udržován konstantní, vztah mezi těmito veličinami je:
Jednotkou elektrického odporu v mezinárodním systému je ohm (Ω), zatímco měrný odpor přichází v Ω ∙ m, i když je běžné najít Ω ∙ mm.
V kovech se měrný odpor zvyšuje s teplotou lineárně:
ρ (T) = ρnebo (1 + α ∙ ΔT)
Kde ρ je měrný odpor materiálu při dané teplotě, ρnebo je odpor při referenční teplotě, obvykle 0 ° C nebo 20 ° C, α je tepelný koeficient materiálu a ΔT je teplotní změna.
Vzhledem k tomu, že odpor závisí na měrném odporu materiálu, není-li teplotní rozdíl příliš velký, je pravda, že:
R (T) = Rnebo (1+ α ∙ ΔT)
Odpor se snadno měří a protože vztah k teplotě je lineární, je to dobrá termometrická vlastnost..
Centrálním prvkem odporového teploměru je kovový drát navinutý kolem izolačního držáku, obvykle vyrobeného ze slídy, keramiky nebo skla. Je uzavřen v trubici naplněné izolačním práškem a zabalen do izolačních vrstev, utěsněn proti vlhkosti..
Tlak uvnitř trubice je udržován nízký, aby se zabránilo tvorbě oxidů, které by způsobovaly chyby ve čtení. Sestava je malá: mezi 1–5 mm v průměru a 10–50 mm dlouhou, zakrytá střídavě vnějším krytem, který ji chrání, protože zařízení je jemné a musí se s ním zacházet opatrně.
Platina, drahý kov, je nejpoužívanějším materiálem pro výrobu odolnosti, protože je velmi stabilní v širokém rozsahu teplot a poskytuje extrémně přesná měření, až slouží jako mezinárodní standard pro teplotu v rozsahu -260 ° C. - 630 ° C Platinové odporové teploměry však lze vyrábět s mnohem větším rozsahem..
Pro měření změn odporu drátu musí být vodič začleněn do speciálního obvodu zvaného Wheatstoneův most, slouží k měření neznámých odporů nebo impedancí.
To se provádí pomocí tenkých měděných vodičů (dva, tři nebo čtyři měděné vodiče, čím více vodičů, tím přesnější je teploměr, nejčastější jsou ty ze tří).
Aby zařízení fungovalo, musí být dodán malý měřicí proud, jehož hodnota se blíží 1 mA (čím nižší, tím lépe, aby nedocházelo k nadměrnému zahřívání) a měří se vytvořený úbytek napětí. Znát proud a napětí je odpor senzoru určen Ohmovým zákonem a jeho prostřednictvím teplota.
Linearita vztahu mezi odporem a teplotou není vždy splněna s celkovou přesností ve všech teplotních rozsazích, záleží to hodně na materiálu drátu.
Problém nelinearity lze překonat použitím dalšího obvodu nebo jednoduše využitím grafu odpor proti teplotě, tzv. charakteristická křivka, jako ten, který je zobrazen:
Charakteristická křivka platinového odporového teploměru Pt-100 nebo 100 Ω. Zdroj: Wikimedia Commons.
Platinové odporové teploměry se vyrábějí podle odporu cívky: nejpoužívanější jsou Pt-25, Pt-100 a Pt-1000.
Písmena „Pt“ označují chemický symbol pro platinu a číslo představuje odpor drátu při referenční teplotě 0 ° C. Čím vyšší je odpor, tím je teploměr citlivější, protože nabízí větší rozdíly v odporu při stejné změně teploty. Pt-100 je však průmyslově nejrozšířenější s rozlišením jedné desetiny stupně..
Namísto vinutí drátu nebo cívky používají někteří výrobci tenkou vrstvu platiny nanesenou na izolačním keramickém substrátu. Tím se zmenší velikost zařízení a bude ještě přesnější a rychlejší..
Odporový teploměr se přednostně používá v chemickém, farmaceutickém a potravinářském průmyslu a také v oblastech, kde je vyžadována vysoká přesnost měření teploty, aby byla zaručena kvalita výrobků..
Výrobce přístroje udává rozsah teplot, které může přesně měřit. Mimo jejich rozsah nedávají teploměry přesná měření a v nejhorším případě je poškozený snímací prvek.
Přesné měření teploty okolí je důležité v automobilovém průmyslu, jehož procesy montáže, svařování a testování motorů produkují v prostředí velké množství tepla. V těchto případech je obecně preferován měděný odporový teploměr..
Pro měření teploty motoru automobilu se jako teploměr používá elektrický odpor.
Stanovit teplotu průmyslových tavicích pecí, kotlů, chladniček a jaderných reaktorů.
Přesná regulace teploty je také velmi důležitá pro potravinářský průmysl, protože ji udržuje déle čerstvé a bez choroboplodných zárodků..
Platinové odporové teploměry se používají k detekci gravitačních vln. Zařízení vytvořené pro tento účel se skládá ze dvou interferometrů, což jsou optické přístroje pro měření interference ze světla..
Interferometry používají zrcadla k správnému směrování laserových paprsků a jejich teplota je nepřetržitě sledována, aby bylo zajištěno, že udržují správné zakřivení a zajišťují přesná měření..
Mezi výhody patří:
-Vysoká přesnost.
-Rozmanitost použití.
-Široký rozsah měření, který umožňuje jejich použití v různých průmyslových odvětvích.
-Zůstávají stabilní po dlouhou dobu.
-Jsou lineární nebo velmi blízké linearitě v širokém rozsahu teplot.
Mezi omezení patří:
-Nepoužívají se při teplotách vyšších než 660 ° C.
-Ani pod -270 ° C.
-Musí s nimi být zacházeno opatrně.
-Jsou méně citlivé než levnější zařízení, jako jsou termistory, a v některých aplikacích je jejich doba odezvy delší než tato.
-Platinové teploměry jsou drahé.
Zatím žádné komentáře