Ciri termometer rintangan, operasi, kegunaan

Dia Termometer rintangan (Peranti terma rintangan atau RTD) adalah instrumen yang mengambil kesempatan daripada harta yang objek mempunyai rintangan elektrik -untuk mengukur suhu. Prosedur ini dikenali sebagai ukuran oleh Rintangan Thermo.

Rintangan elektrik adalah parameter yang sangat sesuai, kerana dalam banyak kes, ia biasanya meningkat secara linear dengan suhu. Dikatakan bahawa harta x tertentu adalah termometrik, iaitu, ia boleh digunakan untuk mengukur suhu t, apabila hubungan antara x dan t adalah linear:

X = k ∙ΔT

Termometer rintangan

Di mana k adalah malar yang berkadar untuk menentukan.

Harta termometrik yang terkenal adalah pengembangan merkuri apabila dipanaskan, digunakan dalam termometer klinikal. Termometer lain menggunakan gas, lembaran logam yang melebar dengan peningkatan suhu, rintangan atau menggunakan kecerahan filamen, antara sifat lain.

Adalah mudah untuk mempunyai pelbagai kemungkinan ini kerana suhu adalah salah satu magnitud yang paling ciri dari mana -mana sistem, sama ada biologi atau tidak bernyawa. Itulah sebabnya ia adalah magnitud yang paling diukur dalam proses perindustrian, dan untuk julat yang ditangani dalam setiap mereka, sifat termometrik tertentu lebih baik kepada orang lain.

[TOC]

Ciri -ciri termometer rintangan

Thermometer rintangan mempunyai ciri -ciri berikut:

-Mereka adalah operasi yang sangat mudah. Unsur sensor terdiri daripada dawai logam, yang paling banyak digunakan platinum, nikel, tungsten dan tembaga.

-Mereka menawarkan bacaan yang cepat.

-Ketepatan yang tinggi.

-Beroperasi dalam julat suhu yang luas.

Ketahanan, rintangan dan suhu

Bahan yang digunakan untuk mengeluarkan termometer rintangan adalah pemandu yang Resistivity Hampir selalu meningkat dengan suhu. Rintangan dan ketahanan bukan sinonim, tetapi mereka berkait rapat.

The Resistivity Ini adalah hubungan antara medan elektrik yang dibuat di dalam bahan apabila semasa dan ketumpatan semasa beredar. Oleh itu, harta harta tanah.

Untuk bahan tertentu, dipanggil ohmic, Hubungan antara medan elektrik dan ketumpatan semasa adalah linear. Apabila suhu meningkat, ion pemandu meningkatkan getaran mereka dan dengan itu pembangkang untuk laluan semasa.

Sebaliknya, rintangan adalah harta pemandu, ditentukan bukan sahaja oleh resistiviti bahan, tetapi oleh geometri: panjang dan kawasan bahagian silang.

Boleh melayani anda: Andromeda: penemuan, asal, ciri, struktur

Sekiranya bahagian silang tetap malar, hubungan antara magnitud ini adalah:

Di mana r adalah rintangan dawai, ρ rintangan bahan, panjang l dan kawasan rentasnya.

Unit untuk rintangan elektrik dalam sistem antarabangsa adalah ohmio (Ω), sementara resistiviti datang dalam Ω ∙ m, walaupun biasa untuk mencari Ω ∙ mm.

Dalam logam, resistiviti meningkat dengan suhu linear:

ρ (t) = ρ_{Sama ada} (1+α ∙ Δt)

Di mana ρ ialah resistiviti bahan pada suhu tertentu, ρ_{Sama ada} Ia adalah resistiviti suhu rujukan, biasanya 0ºC atau 20 ºC, α adalah pekali terma bahan dan ΔT adalah variasi suhu.

Oleh kerana rintangan bergantung kepada resistiviti bahan, jika perbezaan suhu tidak begitu besar, ia dipenuhi bahawa:

R (t) = r_{Sama ada} (1+ α ∙ ΔT)

Rintangan mudah diukur, dan kerana hubungan dengan suhu linear, ia adalah harta termometrik yang baik.

Berfungsi

Sensor termometer rintangan platinum dalam format yang terkandung. Sumber: Teplouser melalui Wikimedia Commons.

Unsur utama termometer rintangan adalah dawai logam yang dilancarkan dalam sokongan penebat, biasanya diperbuat daripada mika, seramik atau kaca. Ia tertutup dalam tiub yang penuh dengan habuk penebat dan dibalut dengan lapisan juga penebat, menyegel bukti kelembapan.

Tekanan di dalam tiub tetap rendah, untuk mengelakkan pembentukan oksida yang menyebabkan kesilapan dalam pembacaan. Set kecil: antara 1-5 mm diameter dan 10-50 mm panjang, ditutup pula dengan perumahan luaran yang berfungsi untuk melindunginya, kerana peranti itu halus dan mesti ditangani dengan teliti.

Platinum, logam berharga, adalah bahan yang paling banyak digunakan untuk menghasilkan rintangan, kerana ia sangat stabil dalam pelbagai suhu dan memberikan langkah -langkah yang sangat tepat, hingga titik berkhidmat sebagai corak suhu antarabangsa standard dalam julat -260 ºC - 630ºC. Walau bagaimanapun, termometer rintangan platinum boleh dihasilkan dengan julat yang lebih besar.

Boleh melayani anda: Eugen Goldstein: Biografi, Sumbangan dan Penemuan

Untuk mengukur perubahan rintangan wayar, anda perlu memasukkannya ke dalam litar khas yang dipanggil Jambatan Wheatstone, digunakan untuk mengukur rintangan atau impedans yang tidak diketahui.

Ini dilakukan oleh wayar tembaga nipis (dua, tiga atau empat benang tembaga, lebih banyak benang, lebih tepat termometer, yang tiga adalah yang paling biasa).

Agar peranti berfungsi, arus pengukuran kecil mesti. Mengetahui arus dan voltan, rintangan sensor dengan undang -undang ohm ditentukan dan melalui suhu.

Lengkung ciri termometer platinum

Linearity hubungan antara rintangan dan suhu tidak selalu dipenuhi dengan tepat dalam semua julat suhu, yang banyak bergantung pada bahan dawai.

Masalah bukan linear boleh diperbaiki menggunakan litar tambahan atau hanya dengan menggunakan graf rintangan berbanding suhu, yang dipanggil lengkung ciri, seperti yang ditunjukkan:

100 ohm lengkung ciri rintangan platinum. Sumber: Wikimedia Commons.

Lengkung ciri PT-100 atau termometer rintangan platinum 100 Ω. Sumber: Wikimedia Commons.

Varian

Thermometer rintangan platinum dihasilkan mengikut rintangan gegelung: PT-25, PT-100 dan PT-1000 adalah yang paling banyak digunakan.

Huruf "pt" merujuk kepada simbol kimia platinum, dan bilangannya adalah rintangan wayar ke suhu rujukan 0ºC. Semakin besar rintangan yang paling sensitif adalah termometer, kerana menawarkan variasi rintangan yang lebih besar dengan perubahan suhu yang sama. Walau bagaimanapun, PT-100 adalah yang paling banyak digunakan di peringkat perindustrian, dengan resolusi gred kesepuluh.

Daripada rolleries dawai atau gegelung, beberapa pengeluar menggunakan lapisan nipis platinum yang disimpan di atas substrat seramik penebat. Ini mengurangkan saiz peranti dan menjadikannya lebih tepat dan pantas.

Penggunaan/aplikasi termometer rintangan

Termometer rintangan lebih baik digunakan dalam industri kimia, farmaseutikal dan makanan, serta di kawasan di mana ketepatan yang besar diperlukan pada tahap suhu untuk menjamin produk berkualiti.

Boleh melayani anda: Goniometer: Sejarah, Bahagian, Operasi, Kegunaan, Jenis

Pengilang instrumen menunjukkan julat suhu yang dapat diukur dengan ketepatan. Daripada julat mereka, termometer tidak menghasilkan langkah yang tepat dan dalam kes terburuk, elemen sensor rosak.

Pengukuran suhu alam sekitar

Mengukur suhu ambien dengan ketepatan adalah penting dalam industri automotif, yang perhimpunan, kimpalan dan proses ujian motor menghasilkan sangat panas di alam sekitar. Dalam kes ini termometer rintangan tembaga biasanya lebih disukai.

Sensor suhu untuk kereta

Untuk mengukur suhu motor kereta rintangan elektrik digunakan sebagai elemen termometrik.

Penggunaan Perindustrian

Untuk menentukan suhu ketuhar perindustrian, dandang, peti sejuk dan reaktor nuklear.

Juga kawalan suhu yang tepat sangat penting untuk industri makanan, kerana ia menjadikan mereka segar dan bebas dari kuman untuk masa yang lebih lama.

Astronomi

Termometer rintangan platinum digunakan dalam pengesanan gelombang graviti. Peranti yang dibuat untuk tujuan ini terdiri daripada dua interferometer, yang merupakan instrumen optik untuk mengukur gangguan cahaya.

Interferometer menggunakan cermin untuk mengarahkan sinar laser dengan betul, dan suhu mereka terus dipantau untuk memastikan mereka mengekalkan kelengkungan yang sesuai dan memastikan ketepatan langkah -langkah.

Kelebihan dan kekurangan

Antara kelebihan yang patut disebut:

-Ketepatan yang tinggi.

-Pelbagai kegunaan.

-Pelbagai pengukuran besar yang membolehkan mereka digunakan dalam pelbagai industri.

-Mereka tetap stabil untuk masa yang lama.

-Mereka linear atau sangat dekat dengan linearity dalam julat suhu yang besar.

Walaupun di antara batasan mereka boleh disebut:

-Mereka tidak digunakan untuk suhu yang lebih besar daripada 660ºC.

-Atau di bawah -270 ºC.

-Mereka mesti dimanipulasi dengan teliti.

-Mereka kurang sensitif daripada peranti termurah lain seperti termistor, dan dalam beberapa aplikasi, masa tindak balas mereka lebih besar daripada ini.

-Thermometer Platinum mahal.

Rujukan

1. Cambatronics Online. PT100: Penjelasan dan Sambungan Asas. Pulih dari: youtube.
2. Sears, Zemansky. 2016. Fizik universiti dengan fizik moden. Ke -14. Ed. Jilid 2. Pearson.
3. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 2. Ke -7. Ed. Pembelajaran Cengage.
4. Kotak Alat Kejuruteraan. Pengesan suhu RTD. Diperolehi dari: EngineeringToolbox.com.
5. Torres, b. Pengiraan Rintangan (RTD - PTC). Pulih dari: youtube.