Motståndstermometer

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 7 juni 2017; kontroller kräver 20 redigeringar .

Motståndstermometer - en elektronisk komponent , en sensor designad för att mäta temperatur .

Funktionsprincipen är baserad på beroendet av den elektriska resistansen hos metaller , legeringar och halvledarmaterial på temperatur [1] .

När det används som ett resistivt element i halvledarmaterial, kallas det vanligtvis en termisk resistans, termistor eller termistor [2] .

Metallresistanstermometer

Det är ett motstånd tillverkat av en metalltråd eller en metallfilm på ett dielektriskt substrat och som har ett känt beroende av elektrisk resistans på temperaturen.

Den mest exakta och vanliga typen av motståndstermometrar är platinatermometrar . Detta beror på det faktum att platina har ett stabilt och väl studerat motståndsberoende på temperatur och inte oxiderar i luft, vilket säkerställer deras höga noggrannhet och reproducerbarhet. Referenstermometrar är gjorda av platina av hög renhet med en temperaturkoefficient på 0,003925 1/ K vid 0 °C.

Koppar- och nickelresistanstermometrar används också som fungerande mätinstrument. Tekniska krav för arbetsmotståndstermometrar anges i GOST 6651-2009-standarden (Statligt system för att säkerställa likformighet i mätningar. Motståndsvärmeomvandlare gjorda av platina, koppar och nickel. Allmänna tekniska krav och testmetoder). Standarden tillhandahåller intervall, toleransklasser, tabeller över nominella statiska egenskaper (SSH) och standardförhållanden mellan motstånd och temperatur. GOST 6651-2009 överensstämmer med den internationella standarden IEC 60751 (2008). I dessa standarder, till skillnad från tidigare existerande standarder, är nominella resistanser under normala förhållanden inte standardiserade. Den initiala resistansen för den tillverkade termiska resistansen kan vara godtycklig med viss tolerans.

Industriella platinaresistanstermometrar anses i de flesta fall ha ett standardmotstånd-temperaturförhållande (RTC), vilket ger ett fel på högst 0,1 °C (termisk resistansklass AA vid 0 °C).

Motståndstermometrar gjorda i form av en metallfilm avsatt på ett substrat kännetecknas av ökat vibrationsmotstånd, men ett mindre område av driftstemperaturer. Det maximala intervallet inom vilket toleransklasserna för platinatermometrar fastställs för trådavkänningselement är 660 °C (klass C), för film - 600 °C (klass C).

Termistorer

Termistor är ett halvledarmotstånd vars elektriska motstånd beror på temperaturen. Termistorer kännetecknas av en stor temperaturkoefficient för motstånd , enkelheten hos enheten, förmågan att arbeta under olika klimatförhållanden med betydande mekaniska belastningar och egenskapernas stabilitet över tiden. De kan vara ganska små, vilket är väsentligt för att mäta temperaturen på små föremål och minska svarstiden för mätningen. Typiskt har termistorer en negativ temperaturkoefficient för motstånd, till skillnad från de flesta metaller och metallegeringar. PTC - har en positiv temperaturkoefficient för motstånd, det vill säga med ökande temperatur ökar också motståndet. [3]

Beroende av motståndet hos en platina termisk resistans på temperatur

För industriella platinaresistanstermometrar används Callendar-Van Dusen-ekvationen ( sv ) med kända koefficienter som är experimentellt fastställda och normaliserade i DIN EN 60751-2009 (GOST 6651-2009):

R_{T}=R_{0}\vänster[1+AT+BT^{2}+CT^{3}(T-100)\höger]\;(-200\;{}^{{\circ } }{\mathrm {C}}<T<0\;{}^{{\circ }}{\mathrm {C}}),

R_{T}=R_{0}\left[1+AT+BT^{2}\right]\;(0\;{}^{\circ }\mathrm {C} \leq T<850 \;{}^{\circ }\mathrm {C} ),

här är motståndet vid en temperatur på °C,

R_{T}

T

R_{0}

motstånd vid 0 °C,

A,B,C

- koefficienter - konstanter normaliserade av standarden:

A=3,9083\ gånger 10^{{-3}}\;{}^({\circ }}{\mathrm {C}}^{{-1}}

B=-5,775\ gånger 10^{{-7}}\;{}^({\circ }}{\mathrm {C}}^{{-2}}

C=-4.183\ gånger 10^{{-12}}\;{}^({\circ }}{\mathrm {C}}^{{-4}}.

Eftersom koefficienterna och är relativt små ökar motståndet nästan linjärt med ökande temperatur. $B$ $C$

För platinatermometrar med ökad noggrannhet och referenstermometrar utförs individuell kalibrering vid ett antal temperaturreferenspunkter och individuella koefficienter för ovanstående beroende bestäms [4] .

Ansluta motståndstermometrar till en elektrisk mätkrets

Det finns 3 scheman för att inkludera sensorn i mätkretsen:

2-tråd.

I anslutningsschemat för den enklaste motståndstermometern används två ledningar. Detta schema används där hög mätnoggrannhet inte krävs. Mätnoggrannheten minskar på grund av motståndet i anslutningstrådarna, vilket summeras med termometerns eget motstånd och leder till ytterligare ett fel. Detta schema gäller inte termometrar av klass A och AA.

3-tråd.

Detta schema ger mycket mer exakta mätningar på grund av det faktum att det blir möjligt att mäta resistansen hos ledningstrådarna i ett separat experiment och ta hänsyn till deras inverkan på noggrannheten vid mätning av resistansen hos sensorn.

4-tråd.

Det är det mest exakta mätschemat som helt eliminerar inverkan av ledningstrådar på mätresultatet. I det här fallet levererar två ledare ström till termistorn, och de andra två, där strömmen är noll, används för att mäta spänningen på den. Nackdelen med denna lösning är en ökning av volymen av använda ledningar, produktens kostnad och dimensioner. Detta schema kan inte användas i en fyrarmad Wheatstone-bro .

Inom industrin är den vanligaste tretrådskretsen. För exakta mätningar och referensmätningar används endast en fyrtrådskrets.

Fördelar och nackdelar med motståndstermometrar

Fördelar med motståndstermometrar

Hög mätnoggrannhet (vanligtvis bättre än ±1 °C), kan gå upp till 13 tusendelar av °C (0,013).
Möjlighet att eliminera påverkan av förändringar i motståndet hos kommunikationslinjer på mätresultatet vid användning av ett 3- eller 4-tråds mätschema.
Nästan linjär.

Nackdelar med motståndstermometrar

Relativt kort mätområde (jämfört med termoelement )
Dyrt (i jämförelse med termoelement av basmetall , för platina-resistanstermometrar av TSP-typ).
En extra strömförsörjning krävs för att ställa in strömmen genom sensorn.

Tabell över resistanser för vissa motståndstermometrar

Motstånd i ohm (Ω)

Temperatur i °C	Pt100	Pt1000	tysk PTC	tysk NTC	NTC	NTC	NTC	NTC
	Typ: 404	Typ: 501	Typ: 201	Typ: 101	Typ: 102	Typ: 103	Typ: 104	Typ: 105
−50	80,31	803.1	1032
−45	82,29	822,9	1084
−40	84,27	842,7	1135			50475
−35	86,25	862,5	1191			36405
−30	88,22	882,2	1246			26550
−25	90,19	901,9	1306		26083	19560
−20	92,16	921,6	1366		19414	14560
−15	94,12	941,2	1430		14596	10943
−10	96,09	960,9	1493		11066	8299
−5	98,04	980,4	1561	31389	8466
0	100,00	1000,0	1628	23868	6536
5	101,95	1019,5	1700	18299	5078
tio	103,90	1039,0	1771	14130	3986
femton	105,85	1058,5	1847	10998
tjugo	107,79	1077,9	1922	8618
25	109,73	1097,3	2000	6800			15 000
trettio	111,67	1116,7	2080	5401			11933
35	113,61	1136,1	2162	4317			9522
40	115,54	1155,4	2244	3471			7657
45	117,47	1174,7	2330				6194
femtio	119,40	1194,0	2415				5039
55	121,32	1213,2	2505				4299	27475
60	123,24	1232,4	2595				3756	22590
65	125,16	1251,6	2689					18668
70	127,07	1270,7	2782					15052
75	128,98	1289,8	2880					12932
80	130,89	1308,9	2977					10837
85	132,80	1328,0	3079					9121
90	134,70	1347,0	3180					7708
95	136,60	1366,0	3285					6539
100	138,50	1385,0	3390
105	140,39	1403,9
110	142,29	1422,9
150	157,31	1573.1
200	175,84	1758.4

Se även

Anteckningar

↑ Chefredaktör A. M. Prokhorov. Motståndstermometer // Physical Encyclopedic Dictionary. - Sovjetiskt uppslagsverk . - M. , 1983. (ryska)
↑ Thermistor // Great Soviet Encyclopedia : [i 30 volymer] / kap. ed. A. M. Prokhorov . - 3:e uppl. - M . : Soviet Encyclopedia, 1969-1978.
↑ Motståndstermometer: funktionsprincip, GOST. . (obestämd)
↑ Temperatures.ru . Hämtad 26 maj 2009. Arkiverad från originalet 25 maj 2009. (obestämd)

Länkar

Online-kalkylator "Resistanstermometer" som konverterar temperatur till Rt

Ordböcker och uppslagsverk	stor kines Stor norsk Britannica (online) Britannica (online)