Termometr oporowy
Definicja - The termometr oporowy lub oporowy czujnik temperatury (RTD) używa odporność na z przewód elektryczny do pomiaru temperatura. Opór dyrygent się zmienia z czas. Ta właściwość przewodnika jest używana do pomiaru temu temperatura. Główną funkcją RTD jest dawanie pozytywna zmiana w odporność na z temperatura.
Metal ma współczynnik wysokiej temperaturyoznacza, że ich temperatura wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Węgiel i german mają współczynnik niskiej temperatury, co pokazuje, że ich odporność jest odwrotnie proporcjonalna do temperatury.
Materiał stosowany w termometrze oporowym
Termometr oporowy wykorzystuje czułośćelement wykonany z bardzo czystych metali, takich jak platyna, miedź lub nikiel. Opór metalu jest wprost proporcjonalny do temperatury. Najczęściej platyna jest używana w termometrze oporowym. Platyna ma wysoką stabilność i może wytrzymać wysoką temperaturę.
Złoto i srebro nie są wykorzystywane do RTD, ponieważmają niską oporność. Wolfram ma wysoką oporność, ale jest wyjątkowo kruchy. Miedź jest wykorzystywana do produkcji elementu RTD. Miedź ma niską oporność, a także jest tańsza. Jedyną wadą miedzi jest to, że ma niską liniowość. Maksymalna temperatura miedzi wynosi około 120ºC.
Materiał RTD jest wykonany z platyny, niklu lub stopów niklu. Przewody niklowe są używane w ograniczonym zakresie temperatur, ale są dość nieliniowe.
Poniżej przedstawiono wymagania dotyczące przewodu używanego w czujnikach RTD.
- Rezystywność materiału jest wysoka, tak że minimalna objętość przewodnika jest używana do budowy.
- Zmiana rezystancji materiału dotycząca temperatury powinna być jak najwyższa.
- Opór materiału zależy od temperatury.
Krzywa oporu względem temperatury jest pokazana na poniższym rysunku. Krzywe są prawie liniowe, a dla małego zakresu temperatur jest to bardzo widoczne.
Budowa termometru oporowego
Termometr oporowy jest umieszczony wewnątrzrura ochronna zapewniająca ochronę przed uszkodzeniem. Element oporowy tworzy się umieszczając drut platynowy na szpuli ceramicznej. Ten element oporowy jest umieszczony wewnątrz rury, która jest wykonana ze stali nierdzewnej lub miedzi.
Przewód doprowadzający służy do podłączeniaelement oporowy z zewnętrznym przewodem. Ołowiany przewód jest osłonięty izolowaną rurą, która chroni go przed zwarciem. Materiał ceramiczny jest stosowany jako izolator dla materiałów wysokotemperaturowych, a dla włókien lub szkła o niskiej temperaturze.
Działanie termometru oporowego
Końcówka termometru oporowego jest umieszczonaw pobliżu źródła ciepła. Ciepło jest równomiernie rozłożone w elemencie oporowym. Zmiany oporu zmieniają temperaturę elementu. Ostateczny opór jest mierzony. Poniższe równania wspominają o zmianach temperatury.
Gdzie, R0 - rezystancja w temperaturze T = 0 i α1, α2, α3…… ..αn są stałymi.
Przybliżenie liniowe
Przybliżenie liniowe jest sposobem oszacowania krzywej oporu względem temperatury w postaci równania liniowego.
gdzie Rθ - odporność na aproksymację w θºC
Rθ0 - opór aproksymacji przy θ0ºC
Δθ - θ - θ0 zmiana temperatury ºC i αθ0 - współczynnik temperaturowy oporu przy θ0ºC
Aproksymacja kwadratowa
Przybliżenie kwadratowe daje dokładne przybliżenie krzywej temperatury oporu. Przybliżenie wyraża się w postaci równania kwadratowego.
α1 - liniowa zmiana ułamkowa oporu
α2 - zmiana funkcji kwadratowej oporu.
Termometr oporowy jest mniej wrażliwy, a metal użyty do wykonania elementu oporowego jest tańszy.
