Температурата е един от основните физически параметри. Важно е да се измерва и контролира както в ежедневието, така и в производството. Има много специални устройства за това. Термометърът за съпротивление е един от най-разпространените инструменти, активно използвани в науката и индустрията. Днес ще ви разкажем какво представлява термометърът за съпротивление, неговите предимства и недостатъци, а също така ще разберем различните модели.
Съдържание
Област на приложение
термометър за съпротивление е устройство, предназначено за измерване на температурата на твърди, течни и газообразни среди. Използва се и за измерване на температурата на насипни твърди вещества.
Термометърът за съпротивление е намерил своето място в производството на газ и нефт, металургията, енергетиката, жилищно-комуналното обслужване и много други индустрии.
ВАЖНО! Термометрите за съпротивление могат да се използват както в неутрална, така и в агресивна среда. Това допринася за разпространението на устройството в химическата промишленост.
Забележка! Термодвойки се използват и в индустрията за измерване на температури, научете повече за тях нашата статия за термодвойки.
Видове сензори и техните характеристики
Измерването на температурата със съпротивителен термометър се извършва с помощта на един или повече чувствителни елементи за съпротивление и свързване проводници, които са надеждно скрити в защитен калъф.
Класификацията на превозното средство става точно според вида на чувствителния елемент.
Метален термометър за съпротивление съгласно GOST 6651-2009
Според GOST 6651-2009 те разграничават група метални съпротивителни термометри, тоест TS, чийто чувствителен елемент е малък резистор, изработен от метална тел или филм.
Платинени термометри
Platinum TS се считат за най-често срещаните сред другите типове, така че често се инсталират за контрол на важни параметри. Диапазонът на измерване на температурата лежи от -200 °С до 650 °С. Характеристиката е близка до линейна функция. Един от най-често срещаните видове е Pt100 (Pt - платина, 100 - означава 100 ома при 0 ° C).
ВАЖНО! Основният недостатък на това устройство е високата цена поради използването на благороден метал в състава.
Термометри за устойчивост на никел
Никеловите TS почти никога не се използват в производството поради тесния температурен диапазон (от -60 °С до 180 °С) и експлоатационни трудности обаче, трябва да се отбележи, че те имат най-висок температурен коефициент 0,00617 °С-1.
Преди това такива сензори са били използвани в корабостроенето, но сега в тази индустрия те са заменени от платинени превозни средства.
Медни сензори (TCM)
Изглежда, че обхватът на използване на медните сензори е дори по-тесен от този на никеловите (само от -50 °С до 170 °С), но въпреки това те са по-популярният тип превозно средство.
Тайната е в евтиността на устройството. Медните сензорни елементи са прости и непретенциозни за използване, а също така са отлични за измерване на ниски температури или свързани параметри, като температурата на въздуха в магазина.
Срокът на експлоатация на такова устройство обаче е кратък, а средната цена на меден TS не е твърде скъпа (около 1 хиляди рубли).
Термистори
Термисторите са съпротивителни термометри, чийто сензорен елемент е направен от полупроводник. Може да бъде оксид, халогенид или други вещества с амфотерни свойства.
Предимството на това устройство е не само високият температурен коефициент, но и възможността да придаде всякаква форма на бъдещия продукт (от тънка тръба до устройство с дължина няколко микрона). По правило термисторите са предназначени за измерване на температурата от -100 °С до +200 °С.
Има два вида термистори:
- термистори - имат отрицателен температурен коефициент на съпротивление, тоест с повишаване на температурата съпротивлението намалява;
- позистори - имат положителен температурен коефициент на съпротивление, тоест с повишаване на температурата съпротивлението също се увеличава.
Таблици за калибриране на термометри за съпротивление
Градуационните таблици са обобщена решетка, чрез която лесно можете да определите при каква температура термометърът ще има определено съпротивление. Такива таблици помагат на работниците по уредите да оценят стойността на измерената температура според определена стойност на съпротивлението.
В тази таблица има специални обозначения на превозните средства. Можете да ги видите на горния ред. Числото означава стойността на съпротивлението на сензора при 0°C, а буквата е металът, от който е направен.
За да обозначите метал, използвайте:
- P или Pt - платина;
- М - мед;
- н - Никел.
Например, 50M е меден RTD, със съпротивление от 50 ома при 0 ° C.
По-долу е даден фрагмент от таблицата за калибриране на термометрите.
| 50M (ома) | 100M (ома) | 50P (ома) | 100P (ома) | 500P (ома) | |
|---|---|---|---|---|---|
| -50 °C | 39.3 | 78.6 | 40.01 | 80.01 | 401.57 |
| 0 °С | 50 | 100 | 50 | 100 | 500 |
| 50 °C | 60.7 | 121.4 | 59.7 | 119.4 | 1193.95 |
| 100 °С | 71.4 | 142.8 | 69.25 | 138.5 | 1385 |
| 150 °С | 82.1 | 164.2 | 78.66 | 157.31 | 1573.15 |
Клас на толерантност
Класът на толерантност не трябва да се бърка с концепцията за клас на точност. С помощта на термометър ние не измерваме директно и виждаме резултата от измерването, а пренасяме стойността на съпротивлението, съответстваща на действителната температура, към преградите или вторичните устройства. Ето защо е въведена нова концепция.
Класът на толеранс е разликата между действителната телесна температура и температурата, получена по време на измерването.
Има 4 класа на TS точност (от най-точните до устройства с по-голяма грешка):
- AA;
- НО;
- B;
- ОТ.
Ето фрагмент от таблицата на класовете на толерантност, в която можете да видите пълната версия GOST 6651-2009.
| Клас на точност | Толеранс, °С | Температурен диапазон, °С | ||
|---|---|---|---|---|
| Меден TS | Платинен TS | Никел TS | ||
| AA | ±(0,1 + 0,0017 |t|) | - | от -50 °С до +250 °С | - |
| НО | ±(0,15+0,002 |t|) | от -50 °С до +120 °С | от -100 °С до +450 °С | - |
| AT | ±(0,3 + 0,005 |t|) | от -50 °С до +200 °С | от -195 °С до +650 °С | - |
| ОТ | ±(0,6 + 0,01 |t|) | от -180 °С до +200 °С | от -195 °С до +650 °С | -60 °С до +180 °С |
Схема на свързване
За да се определи стойността на съпротивлението, трябва да се измери. Това може да стане чрез включването му в измервателната верига. За това се използват 3 вида вериги, които се различават по броя на проводниците и постигнатата точност на измерване:
- 2-проводна верига. Той съдържа минимален брой проводници, което означава, че е най-евтиният вариант. При избора на тази схема обаче няма да е възможно да се постигне оптимална точност на измерване - съпротивлението на използваните проводници ще се добави към съпротивлението на термометъра, което ще въведе грешка в зависимост от дължината на проводниците. В индустрията подобна схема се използва рядко. Използва се само за измервания, при които специалната точност не е важна, а сензорът се намира в непосредствена близост до вторичния преобразувател. 2-жилен показано на лявата снимка.
- 3-проводна верига. За разлика от предишната версия тук е добавен допълнителен проводник, свързан за кратко с един от другите два измервателни. Основната му цел е способността да се получи съпротивлението на свързаните проводници и извадете тази стойност (компенсират) от измерената стойност от сензора. Вторичното устройство, в допълнение към основното измерване, допълнително измерва съпротивлението между затворените проводници, като по този начин получава стойността на съпротивлението на свързващите проводници от сензора към бариерата или вторичния. Тъй като проводниците са затворени, тази стойност трябва да бъде нула, но всъщност поради голямата дължина на проводниците тази стойност може да достигне няколко ома.Освен това тази грешка се изважда от измерената стойност, като се получават по-точни показания, поради компенсирането на съпротивлението на проводниците. Такава връзка се използва в повечето случаи, тъй като е компромис между необходимата точност и приемлива цена. 3-жилен изобразен в централната фигура.
- 4-проводна верига. Целта е същата като при използване на трипроводната верига, но компенсацията на грешката е на двата тестови проводника. В трипроводна верига стойността на съпротивлението на двата тестови проводника се приема за една и съща стойност, но всъщност може да се различава леко. Чрез добавяне на още един четвърти проводник в четирипроводна верига (късо към втория тестов проводник), е възможно да се получи отделно неговата стойност на съпротивлението и почти напълно да се компенсира цялото съпротивление от проводниците. Тази схема обаче е по-скъпа, тъй като е необходим четвърти проводник и следователно се прилага или в предприятия с достатъчно финансиране, или при измерване на параметри, където е необходима по-голяма точност. 4-проводна схема на свързване можете да видите на дясната снимка.
Забележка! За сензор Pt1000, вече при нула градуса, съпротивлението е 1000 ома. Можете да ги видите, например, на тръба за пара, където измерената температура е 100-160 ° C, което съответства на около 1400-1600 ома. Съпротивлението на проводниците, в зависимост от дължината, е приблизително 3-4 ома, т.е. те практически не влияят на грешката и няма много смисъл от използването на схема за свързване с три или четири проводника.
Предимства и недостатъци на термометрите за съпротивление
Както всеки инструмент, използването на термометри за съпротивление има редица предимства и недостатъци. Нека ги разгледаме.
Предимства:
- почти линейна характеристика;
- измерванията са доста точни (грешка не повече от 1°С);
- някои модели са евтини и лесни за използване;
- взаимозаменяемост на устройствата;
- стабилност на работа.
недостатъци:
- малък обхват на измерване;
- сравнително ниска гранична температура на измерванията;
- необходимостта от използване на специални схеми за свързване за повишена точност, което увеличава разходите за изпълнение.
Термометърът за съпротивление е често срещано устройство в почти всички индустрии. Удобно е да измервате ниските температури с това устройство без страх за точността на получените данни. Термометърът не е много издръжлив, но разумната цена и лесната смяна на сензора покриват този малък недостатък.
Подобни статии:
