Temperatura je jedan od glavnih fizičkih parametara. Važno ga je mjeriti i kontrolirati kako u svakodnevnom životu tako i u proizvodnji. Za to postoji mnogo posebnih uređaja. Otporni termometar jedan je od najčešćih instrumenata koji se aktivno koriste u znanosti i industriji. Danas ćemo vam reći što je otporni termometar, njegove prednosti i nedostatke, a također ćemo razumjeti različite modele.
Sadržaj
Područje primjene
otporni termometar je uređaj dizajniran za mjerenje temperature krutih, tekućih i plinovitih medija. Također se koristi za mjerenje temperature rasutih tvari.
Otporni termometar našao je svoje mjesto u proizvodnji plina i nafte, metalurgiji, energetici, stambeno-komunalnim uslugama i mnogim drugim industrijama.
VAŽNO! Otporni termometri se mogu koristiti u neutralnim i agresivnim okruženjima. To pridonosi širenju uređaja u kemijskoj industriji.
Bilješka! Termoparovi se također koriste u industriji za mjerenje temperatura, saznajte više o njima naš članak o termoelementima.
Vrste senzora i njihove karakteristike
Mjerenje temperature otpornim termometrom provodi se pomoću jednog ili više otpornih senzorskih elemenata i spajanja žice, koji su sigurno skriveni u zaštitnoj kutiji.
Klasifikacija vozila odvija se upravo prema vrsti osjetljivog elementa.
Metalni otporni termometar prema GOST 6651-2009
Prema GOST 6651-2009 razlikuju skupinu metalnih otpornih termometara, odnosno TS, čiji je osjetljivi element mali otpornik od metalne žice ili filma.
Platinasti mjerači temperature
Platinum TS se smatra najčešćim među ostalim vrstama, pa se često instaliraju za kontrolu važnih parametara. Raspon mjerenja temperature leži od -200 °S do 650 °S. Karakteristika je bliska linearnoj funkciji. Jedna od najčešćih vrsta je Pt100 (Pt - platina, 100 - znači 100 ohma na 0 ° C).
VAŽNO! Glavni nedostatak ovog uređaja je visoka cijena zbog upotrebe plemenitog metala u sastavu.
Nikel otporni termometri
Nikel TS se gotovo nikada ne koristi u proizvodnji zbog uskog temperaturnog raspona (od -60 °S do 180 °S) i poteškoće u radu, međutim, treba napomenuti da imaju najveći temperaturni koeficijent 0,00617 °C-1.
Prije su se takvi senzori koristili u brodogradnji, no sada su u ovoj industriji zamijenjeni platinskim vozilima.
Bakreni senzori (TCM)
Čini se da je raspon upotrebe bakrenih senzora čak i uži od onih od nikla (samo od -50 °S do 170 °S), ali su ipak popularniji tip vozila.
Tajna je u jeftinosti uređaja. Bakreni osjetni elementi jednostavni su i nepretenciozni u uporabi, a izvrsni su i za mjerenje niskih temperatura ili srodnih parametara, poput temperature zraka u trgovini.
Međutim, vijek trajanja takvog uređaja je kratak, a prosječna cijena bakrenog TS-a nije preskupa (oko 1 tisuću rubalja).
Termistori
Termistori su otporni termometri čiji je senzorski element izrađen od poluvodiča. To može biti oksid, halogenid ili druge tvari s amfoternim svojstvima.
Prednost ovog uređaja nije samo visoki temperaturni koeficijent, već i mogućnost davanja bilo kojeg oblika budućem proizvodu (od tanke cijevi do uređaja dugog nekoliko mikrona). U pravilu, termistori su dizajnirani za mjerenje temperature od -100 °S do +200 °S.
Postoje dvije vrste termistora:
- termistori - imaju negativan temperaturni koeficijent otpora, odnosno s povećanjem temperature otpor se smanjuje;
- pozistori - imaju pozitivan temperaturni koeficijent otpora, odnosno s porastom temperature raste i otpor.
Kalibracijske tablice za otporne termometre
Gradacijske tablice su zbirna mreža po kojoj možete lako odrediti na kojoj će temperaturi termometar imati određeni otpor. Takve tablice pomažu instrumentarima da procijene vrijednost izmjerene temperature prema određenoj vrijednosti otpora.
Unutar ove tablice postoje posebne oznake vozila. Možete ih vidjeti na gornjoj liniji. Broj označava vrijednost otpora senzora na 0°C, a slovo je metal od kojeg je izrađen.
Za označavanje metala koristite:
- P ili Pt - platina;
- M - bakar;
- N - Nikal.
Na primjer, 50M je bakreni RTD, s otporom od 50 ohma na 0 °C.
Ispod je ulomak kalibracijske tablice termometara.
| 50M (ohm) | 100M (Ohm) | 50P (Ohm) | 100P (Ohm) | 500P (Ohm) | |
|---|---|---|---|---|---|
| -50 °C | 39.3 | 78.6 | 40.01 | 80.01 | 401.57 |
| 0 °C | 50 | 100 | 50 | 100 | 500 |
| 50 °C | 60.7 | 121.4 | 59.7 | 119.4 | 1193.95 |
| 100 °S | 71.4 | 142.8 | 69.25 | 138.5 | 1385 |
| 150 °S | 82.1 | 164.2 | 78.66 | 157.31 | 1573.15 |
Klasa tolerancije
Klasu tolerancije ne treba miješati s konceptom klase točnosti. Uz pomoć termometra ne mjerimo izravno i ne vidimo rezultat mjerenja, već prenosimo vrijednost otpora koja odgovara stvarnoj temperaturi na barijere ili sekundarne uređaje. Zbog toga je uveden novi koncept.
Klasa tolerancije je razlika između stvarne tjelesne temperature i temperature koja je dobivena tijekom mjerenja.
Postoje 4 klase TS točnosti (od najpreciznijih do uređaja s većom pogreškom):
- AA;
- ALI;
- B;
- IZ.
Ovdje je fragment tablice razreda tolerancije, u kojoj možete vidjeti punu verziju GOST 6651-2009.
| Klasa točnosti | Tolerancija, °S | Raspon temperature, °S | ||
|---|---|---|---|---|
| Bakar TS | Platinasti TS | Nikl TS | ||
| AA | ±(0,1 + 0,0017 |t|) | - | od -50 °S do +250 °S | - |
| ALI | ±(0,15+0,002 |t|) | od -50 °S do +120 °S | od -100 °S do +450 °S | - |
| NA | ±(0,3 + 0,005 |t|) | od -50 °S do +200 °S | od -195 °S do +650 °S | - |
| IZ | ±(0,6 + 0,01 |t|) | od -180 °S do +200 °S | od -195 °S do +650 °S | -60 °S do +180 °S |
Dijagram povezivanja
Da biste saznali vrijednost otpora, morate ga izmjeriti. To se može učiniti uključivanjem u mjerni krug. Za to se koriste 3 vrste krugova, koji se razlikuju po broju žica i postignutoj točnosti mjerenja:
- 2-žični krug. Sadrži minimalan broj žica, što znači da je najjeftinija opcija. Međutim, pri odabiru ove sheme neće biti moguće postići optimalnu točnost mjerenja - otpor korištenih žica će se dodati otporu termometra, što će unijeti pogrešku ovisno o duljini žica. U industriji se takva shema rijetko koristi. Koristi se samo za mjerenja gdje posebna točnost nije važna, a senzor se nalazi u neposrednoj blizini sekundarnog pretvarača. 2-žični prikazano na lijevoj slici.
- 3-žični krug. Za razliku od prethodne verzije, ovdje je dodana dodatna žica, koja je kratko spojena na jednu od druge dvije mjerne. Njegov glavni cilj je sposobnost dobivanja otpora spojenih žica i oduzmi ovu vrijednost (nadoknaditi) od izmjerene vrijednosti iz senzora. Sekundarni uređaj, osim glavnog mjerenja, dodatno mjeri otpor između zatvorenih žica, čime se dobiva vrijednost otpora spojnih žica od senzora do barijere ili sekundara. Budući da su žice zatvorene, ova vrijednost bi trebala biti nula, ali zapravo, zbog velike duljine žica, ta vrijednost može doseći nekoliko ohma.Nadalje, ova se pogreška oduzima od izmjerene vrijednosti, čime se dobivaju točnija očitanja zbog kompenzacije otpora žica. Takva veza se koristi u većini slučajeva, jer je kompromis između tražene točnosti i prihvatljive cijene. 3-žični prikazano na središnjoj slici.
- 4-žični krug. Cilj je isti kao i kod korištenja trožilnog kruga, ali je kompenzacija pogreške na oba ispitna voda. U trožilnom krugu pretpostavlja se da je vrijednost otpora oba ispitna vodiča ista vrijednost, ali se zapravo može malo razlikovati. Dodavanjem još jedne četvrte žice u četverožični krug (kratko spojen na drugi ispitni kabel), moguće je zasebno dobiti njegovu vrijednost otpora i gotovo u potpunosti nadoknaditi sav otpor žica. Međutim, ovaj krug je skuplji, jer je potreban četvrti vodič, pa se stoga implementira ili u poduzećima s dovoljnim financijskim sredstvima, ili u mjerenju parametara gdje je potrebna veća točnost. 4-žična shema povezivanja možete vidjeti na desnoj slici.
Bilješka! Za Pt1000 senzor, već na nula stupnjeva, otpor je 1000 ohma. Možete ih vidjeti, na primjer, na parnoj cijevi, gdje je izmjerena temperatura 100-160 ° C, što odgovara oko 1400-1600 ohma. Otpor žica, ovisno o duljini, iznosi približno 3-4 oma, t.j. oni praktički ne utječu na pogrešku i nema puno smisla koristiti shemu spajanja s tri ili četiri žice.
Prednosti i nedostaci otpornih termometara
Kao i svaki instrument, korištenje otpornih termometara ima niz prednosti i nedostataka. Razmotrimo ih.
prednosti:
- gotovo linearna karakteristika;
- mjerenja su prilično točna (pogreška ne veća od 1°S);
- neki modeli su jeftini i jednostavni za korištenje;
- izmjenjivost uređaja;
- stabilnost rada.
Nedostaci:
- mali raspon mjerenja;
- prilično niska granična temperatura mjerenja;
- potreba za korištenjem posebnih shema povezivanja za povećanu točnost, što povećava troškove provedbe.
Otporni termometar uobičajen je uređaj u gotovo svim industrijama. Ovim uređajem prikladno je mjeriti niske temperature bez straha za točnost dobivenih podataka. Termometar nije jako izdržljiv, međutim, razumna cijena i jednostavnost zamjene senzora pokrivaju ovaj mali nedostatak.
Slični članci:
