A hőmérséklet az egyik legfontosabb fizikai paraméter. Mind a mindennapi életben, mind a termelésben fontos mérni és ellenőrizni. Erre a célra számos speciális eszköz áll rendelkezésre. Az ellenálláshőmérő az egyik leggyakoribb, a tudományban és az iparban széles körben használt műszer. Ma elmagyarázzuk, mi az ellenálláshőmérő, milyen előnyei és hátrányai vannak, és megértjük a különböző modelleket.
Tartalomjegyzék
Alkalmazási terület
Ellenállás-hőmérő - Az ellenálláshőmérő szilárd, folyékony és gáznemű közegek hőmérsékletének mérésére szolgáló eszköz. Használják ömlesztett szilárd anyagok hőmérsékletének mérésére is.
Helyük ellenállás hőmérő található gáz- és olajtermelés, kohászat, energia, közművek és sok más iparágban.
FONTOS! Az ellenállás-hőmérők semleges és agresszív közegben egyaránt használhatók. Ez hozzájárul a műszer széles körű használatához a vegyiparban.
Kérjük, vegye figyelembe! Az iparban a hőmérséklet mérésére termoelemeket is használnak, ezekről bővebben a következő oldalon olvashat. a termoelemekről szóló cikkünkben.
Az érzékelők típusai és specifikációik
A hőmérséklet mérése ellenállás-hőmérővel egy vagy több ellenállás-érzékelő elemmel és a következő elemek csatlakoztatásával történik vezetékekEzek védőburkolatba vannak zárva.
A RTD-ket az érzékelőelem típusa szerint osztályozzák.
Fém ellenállás hőmérő a GOST 6651-2009 szerint
A GOST 6651-2009 Létezik a fémes ellenállású hőmérők egy csoportja, azaz a TS, amelyek érzékeny eleme egy fémhuzalból vagy fóliából készült kis ellenállás.
Platina hőmérséklet-mérők
A platina RTD-k a többi típus közül a legelterjedtebbnek számítanak, ezért gyakran telepítik őket fontos paraméterek megfigyelésére. A hőmérséklet mérési tartománya -200 °C és 650 °C között. A jelleggörbe közel áll a lineáris függvényhez. Az egyik leggyakoribb típus a Pt100 (A Pt platinát jelent, a 100 100 ohmot jelent 0 °C-on.).
FONTOS! Ennek a készüléknek a fő hátránya a magas költség, amely a nemesfém összetételének felhasználásából adódik.
Nikkel ellenállású hőmérők
A nikkel ellenállású hőmérőket szűk hőmérsékleti tartományuk miatt alig használják a gyártásban (-60 °C-tól 180 °C-ig) és a működés bonyolultsága, azonban meg kell jegyezni, hogy a legmagasabb hőmérsékleti együtthatóval rendelkeznek a 0,00617 °С-1.
Ezeket az érzékelőket korábban a hajóépítésben használták, de mostanra ebben az iparágban felváltották a platina hőmérséklet-érzékelők.
Rézérzékelők (TCM)
A rézérzékelők érzékelési tartománya még szűkebbnek tűnik, mint a nikkelérzékelőké (csak -50 °C és 170 °C között), de mégis ezek a legnépszerűbb érzékelőtípusok.
A titok az alacsony üzemeltetési költségben rejlik. A réz érzékelőelemek használata egyszerű és igénytelen, és kiválóan alkalmasak alacsony hőmérséklet vagy kapcsolódó paraméterek, például a műhelylevegő hőmérsékletének mérésére.
Egy ilyen eszköz élettartama azonban rövid, és egy rézből készült hőmérséklet-érzékelő átlagos költsége nem túl alacsony (körülbelül 1 ezer rubel).
Termikus ellenállások
A termorezisztorok olyan ellenállás-hőmérők, amelyek érzékeny eleme félvezetőből készül. Ez lehet oxid, halogenid vagy más amfoter tulajdonságokkal rendelkező anyag.
Ennek a készüléknek az előnye nemcsak a magas hőmérsékleti együttható, hanem az is, hogy a leendő terméket bármilyen alakúra lehet formázni (a vékony csövektől a több mikron hosszúságúakig). A termisztorokat jellemzően hőmérsékletmérésre tervezték. -100 °C és +200 °C között..
Kétféle termisztortípust különböztetünk meg:
- Termisztorok - negatív hőmérsékleti együtthatóval rendelkeznek, azaz ha a hőmérséklet emelkedik, az ellenállás csökken;
- pozisztorok - pozitív hőmérsékleti együtthatóval rendelkeznek, azaz a hőmérséklet növekedésével az ellenállás is nő.
Kalibrációs táblázatok ellenállás-hőmérőkhöz
A fokozati táblázatok olyan összefoglaló rácsok, amelyekből könnyen meghatározható, hogy egy hőmérő milyen hőmérsékleten milyen ellenállású lesz. Az ilyen táblázatok segítenek a műszerésznek abban, hogy egy bizonyos ellenállásértékből megbecsülje a mért hőmérséklet értékét.
Ebben a táblázatban vannak speciális RTD-jelölések. A felső sorban láthatja őket. A szám az érzékelő ellenállási értékét jelzi 0°C-on, a betű pedig azt a fémet, amelyből készült.
A fém megnevezését használják:
- P vagy Pt - platina
- М - réz;
- N - nikkel.
Például az 50M egy réz TC, amelynek ellenállása 0 °C-on 50 ohm.
Az alábbiakban a hőmérő beosztási táblázatának egy töredéke látható.
| 50M (Ohm) | 100M (Ohm) | 50P (Ohm) | 100P (Ohm) | 500P (Ohm) | |
|---|---|---|---|---|---|
| -50 °С | 39.3 | 78.6 | 40.01 | 80.01 | 401.57 |
| 0 °С | 50 | 100 | 50 | 100 | 500 |
| 50 °С | 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 |
Tolerancia osztály
A toleranciaosztály nem tévesztendő össze a pontossági osztállyal. A hőmérővel nem közvetlenül mérünk és látjuk a mérés eredményét, hanem a tényleges hőmérsékletnek megfelelő ellenállásértéket továbbítjuk a gátakra vagy a másodlagos műszerekre. Ezért egy új kifejezést vezettek be.
A toleranciaosztály a tényleges testhőmérséklet és a mért hőmérséklet közötti különbség.
A TC-nek 4 pontossági osztálya van (Pontossági osztályok a legpontosabbaktól a legnagyobb bizonytalansággal rendelkezőkig):
- AA;
- А;
- B;
- С.
Az alábbiakban a toleranciaosztályok táblázatának egy kivonata olvasható, a teljes változat a következő weboldalon található meg GOST 6651-2009.
| Pontossági osztály | Tolerancia, °C | Hőmérséklet-tartomány, °C | ||
|---|---|---|---|---|
| Réz TS | Platina TS | Nikkel TS | ||
| AA | ±(0,1 + 0,0017 |t|) | - | 50 °C és +250 °C között | - |
| А | ±(0,15+0,002 |t|) | -50 °C-tól +120 °C-ig | 100 °C és +450 °C között | - |
| В | ± (0,3 + 0,005 |t|) | -50 °C-tól +200 °C-ig | -195 °C és +650 °C között | - |
| С | ±(0,6 + 0,01 |t|) | -180 °C és +200 °C között | -195 °C és +650 °C között | -60 °C-tól +180 °C-ig |
kapcsolási rajz
Az ellenállás értékének megállapításához meg kell mérni. Ez történhet egy mérőáramkörbe való beépítéssel. Általában 3 különböző áramkört használnak, amelyek a vezetékek számában és az elért mérési pontosságban különböznek egymástól:
- 2-vezetékes áramkör. Ez tartalmazza a legkevesebb vezetéket, ezért ez a legolcsóbb megoldás. Ha azonban ezt az áramkört választjuk, nem érjük el az optimális pontosságot - a hőmérő ellenállása hozzáadódik a használt vezetékek ellenállásához, ami a vezetékek hosszától függő hibát okoz. Az iparban ritkán alkalmaznak ilyen rendszert. Csak olyan mérésekhez használják, ahol a pontosság nem fontos, és a szonda a másodlagos jelátalakító közvetlen közelében van. 2-vezetékes áramkör a bal oldali képen látható.
- 3-vezetékes áramkör. Az előző változattól eltérően itt egy extra vezeték van hozzáadva, amely rövidre van zárva a másik két mérési vezeték egyikével. Fő célja, hogy az, hogy a csatlakoztatott vezetékek ellenállását meg tudjuk határozni. és vonja le ezt az értéket (kompenzálja) az érzékelő mért értékéből. A másodlagos eszköz az alapmérésen kívül a zárt vezetékek közötti ellenállást is méri, így megkapja az érzékelőtől az érzékelőhöz vagy a másodlagos eszközhöz vezető csatlakozó vezetékek ellenállásának értékét. Mivel a vezetékek zártak, ennek az értéknek nullának kellene lennie, de valójában a vezetékek hosszúsága miatt ez az érték több ohmot is elérhet. Ezt a hibát aztán kivonjuk a mért értékből, így a vezetékek ellenállásának kompenzálásával pontosabb leolvasást kapunk. A legtöbb esetben ezt a csatlakozást használják, mivel ez kompromisszumot jelent a szükséges pontosság és az elfogadható ár között. 3-vezetékes áramkör a központi rajzban látható.
- 4-vezetékes áramkör. A cél ugyanaz, mint a háromvezetékes áramkör esetében, de a hibakompenzáció mindkét mérővezetékre vonatkozik. Háromvezetékes áramkörben a két mérővezeték ellenállásának értékét azonosnak feltételezzük, de a tényleges érték némileg eltérhet. Egy négyvezetékes áramkörben egy további negyedik vezeték hozzáadásával (rövidre zárva a második mérési vezetékkel), az ellenállás értékét külön-külön is meg lehet kapni, és szinte teljesen kompenzálni lehet a vezetékek összes ellenállását. Ez az áramkör azonban drágább, mivel egy negyedik vezetőre is szükség van, ezért vagy olyan vállalatoknál kell alkalmazni, amelyek elegendő pénzeszközzel rendelkeznek, vagy olyan mérési alkalmazásoknál, ahol nagyobb pontosságra van szükség. A 4 vezetékes csatlakozási diagram a jobb oldali képen látható.
Kérjük, vegye figyelembe! A Pt1000 ellenállása nulla fokon már 1000 ohm. Ezek például egy gőzcsövön láthatók, ahol a mért hőmérséklet 100-160 °C, ami kb. 1400-1600 ohmnak felel meg. A vezetékek ellenállása a hosszuktól függően kb. 3-4 Ω, azaz szinte semmilyen hatással nincs a hibára, és nincs sok értelme három- vagy négyvezetékes csatlakozást használni.
Az ellenállás-hőmérők előnyei és hátrányai
Mint minden eszköznek, az ellenállás-hőmérőknek is számos előnye és hátránya van. Nézzük meg őket.
Előnyök:
- Gyakorlatilag lineáris karakterisztika;
- a mérések meglehetősen pontosak (pontatlanság max. 1 °C.);
- néhány modell olcsó és könnyen használható;
- az eszközök felcserélhetősége;
- a működés stabilitása.
hátrányok:
- kis mérési tartomány;
- meglehetősen alacsony hőmérsékleti határérték;
- A nagyobb pontosság érdekében speciális kapcsolási rajzok használatának szükségessége, ami növeli a megvalósítási költségeket.
Az ellenállás-hőmérő az ipar szinte minden ágazatában elterjedt eszköz. Könnyen mérhet alacsony hőmérsékleteket anélkül, hogy aggódnia kellene a leolvasott értékek pontossága miatt. A hőmérő nem különösebben tartós, de az elfogadható ár és az érzékelő könnyű cseréje kárpótol ezért a kis hátrányért.
Kapcsolódó cikkek:
