Temperatura je eden glavnih fizičnih parametrov. Pomembno ga je meriti in nadzorovati tako v vsakdanjem življenju kot v proizvodnji. Za to obstaja veliko posebnih naprav. Uporovni termometer je eden najpogostejših instrumentov, ki se aktivno uporabljajo v znanosti in industriji. Danes vam bomo povedali, kaj je uporni termometer, njegove prednosti in slabosti ter razumeli različne modele.
Vsebina
Območje uporabe
uporni termometer je naprava za merjenje temperature trdnih, tekočih in plinastih medijev. Uporablja se tudi za merjenje temperature v razsutem stanju.
Uporovni termometer je našel svoje mesto v proizvodnji plina in nafte, metalurgiji, energetiki, stanovanjskih in komunalnih storitvah in številnih drugih panogah.
POMEMBNO! Upornostni termometri se lahko uporabljajo tako v nevtralnem kot v agresivnem okolju. To prispeva k širjenju naprave v kemični industriji.
Opomba! Termoelementi se uporabljajo tudi v industriji za merjenje temperatur, izvedite več o njih naš članek o termoelementih.
Vrste senzorjev in njihove značilnosti
Merjenje temperature z uporovnim termometrom se izvede z uporabo enega ali več upornih senzorskih elementov in povezovanja žice, ki so varno skriti v zaščitni torbici.
Razvrstitev vozila poteka natančno glede na vrsto občutljivega elementa.
Kovinski uporni termometer po GOST 6651-2009
Po navedbah GOST 6651-2009 ločijo skupino kovinskih uporovnih termometrov, to je TS, katerih občutljiv element je majhen upor iz kovinske žice ali filma.
Platinasti merilniki temperature
Platinum TS veljajo za najpogostejše med drugimi vrstami, zato so pogosto nameščeni za nadzor pomembnih parametrov. Območje merjenja temperature je od -200 °C do 650 °C. Značilnost je blizu linearni funkciji. Ena najpogostejših vrst je Pt100 (Pt - platina, 100 - pomeni 100 ohmov pri 0 ° C).
POMEMBNO! Glavna pomanjkljivost te naprave so visoki stroški zaradi uporabe plemenite kovine v sestavi.
Nikelj odporni termometri
Nikelj TS se skoraj nikoli ne uporablja v proizvodnji zaradi ozkega temperaturnega območja (od -60 °C do 180 °C) in operativnih težavah, pa je treba opozoriti, da imajo najvišji temperaturni koeficient 0,00617 °C-1.
Prej so bili takšni senzorji uporabljeni v ladjedelništvu, zdaj pa so jih v tej industriji nadomestila platinasta vozila.
Bakreni senzorji (TCM)
Zdi se, da je obseg uporabe bakrenih senzorjev celo ožji kot pri nikljevih (samo od -50 °C do 170 °C), a so kljub temu bolj priljubljena vrsta vozila.
Skrivnost je v cenenosti naprave. Bakreni senzorji so enostavni in nezahtevni pri uporabi, odlični pa so tudi za merjenje nizkih temperatur ali sorodnih parametrov, kot je temperatura zraka v trgovini.
Življenjska doba takšne naprave je kratka, povprečni stroški bakrenega TS pa niso predragi (približno 1 tisoč rubljev).
Termistorji
Termistorji so uporovni termometri, katerih senzorski element je izdelan iz polprevodnika. Lahko je oksid, halogenid ali druge snovi z amfoternimi lastnostmi.
Prednost te naprave ni le visok temperaturni koeficient, temveč tudi zmožnost dajanja kakršne koli oblike prihodnjemu izdelku (iz tanke cevi v napravo, dolgo nekaj mikronov). Termistorji so praviloma zasnovani za merjenje temperature od -100 °C do +200 °C.
Obstajata dve vrsti termistorjev:
- termistorji - imajo negativen temperaturni koeficient upora, to pomeni, da se s povečanjem temperature upor zmanjša;
- pozistorji - imajo pozitiven temperaturni koeficient upora, to pomeni, da se z naraščanjem temperature povečuje tudi upor.
Umeritvene tabele za uporovne termometre
Graduacijske tabele so zbirna mreža, s katero lahko enostavno ugotovite, pri kateri temperaturi bo termometer imel določen upor. Takšne tabele pomagajo delavcem na instrumentih, da ocenijo vrednost izmerjene temperature glede na določeno vrednost upora.
V tej tabeli so posebne oznake vozil. Vidite jih lahko v zgornji vrstici. Številka pomeni vrednost upora senzorja pri 0°C, črka pa je kovina, iz katere je izdelan.
Za označevanje kovine uporabite:
- P ali Pt - platina;
- M - baker;
- N - Nikelj.
Na primer, 50M je bakren RTD z uporom 50 ohmov pri 0 ° C.
Spodaj je del kalibracijske tabele termometrov.
| 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 °С | 71.4 | 142.8 | 69.25 | 138.5 | 1385 |
| 150 °С | 82.1 | 164.2 | 78.66 | 157.31 | 1573.15 |
Tolerančni razred
Tolerančnega razreda ne smemo zamenjevati s konceptom razreda točnosti. S pomočjo termometra ne merimo neposredno in ne vidimo rezultata meritve, temveč prenesemo vrednost upora, ki ustreza dejanski temperaturi, na pregrade ali sekundarne naprave. Zato je bil uveden nov koncept.
Tolerančni razred je razlika med dejansko telesno temperaturo in temperaturo, ki smo jo dobili med meritvijo.
Obstajajo 4 razredi natančnosti TS (od najbolj natančnih do naprav z večjo napako):
- AA;
- AMPAK;
- B;
- IZ.
Tukaj je del tabele tolerančnih razredov, v kateri si lahko ogledate celotno različico GOST 6651-2009.
| Razred natančnosti | Toleranca, °С | Temperaturno območje, °С | ||
|---|---|---|---|---|
| Baker TS | Platinasti TS | Nikelj TS | ||
| AA | ±(0,1 + 0,0017 |t|) | - | od -50 °C do +250 °C | - |
| AMPAK | ±(0,15+0,002 |t|) | od -50 °C do +120 °C | od -100 °C do +450 °C | - |
| AT | ±(0,3 + 0,005 |t|) | od -50 °C do +200 °C | od -195 °C do +650 °C | - |
| IZ | ±(0,6 + 0,01 |t|) | od -180 °C do +200 °C | od -195 °C do +650 °C | -60 °C do +180 °C |
Diagram povezave
Da bi ugotovili vrednost upora, jo je treba izmeriti. To lahko storite tako, da ga vključite v merilni krog. Za to se uporabljajo 3 vrste vezij, ki se razlikujejo po številu žic in doseženi meritveni natančnosti:
- 2-žično vezje. Vsebuje minimalno število žic, kar pomeni, da je najcenejša možnost. Vendar pa pri izbiri te sheme ne bo mogoče doseči optimalne natančnosti merjenja - odpornost uporabljenih žic se bo dodala odpornosti termometra, kar bo povzročilo napako glede na dolžino žic. V industriji se takšna shema redko uporablja. Uporablja se samo za meritve, kjer posebna natančnost ni pomembna, senzor pa se nahaja v neposredni bližini sekundarnega pretvornika. 2-žični prikazano na levi sliki.
- 3-žično vezje. Za razliko od prejšnje različice je tu dodana dodatna žica, ki je v kratkem povezana z eno od drugih dveh merilnih. Njen glavni cilj je sposobnost pridobivanja upora priključenih žic in odštej to vrednost (kompenzirati) iz izmerjene vrednosti senzorja. Sekundarna naprava poleg glavne meritve dodatno meri upor med zaprtimi žicami, s čimer dobi vrednost upora priključnih žic od senzorja do pregrade ali sekundarja. Ker so žice zaprte, bi morala biti ta vrednost nič, v resnici pa lahko zaradi velike dolžine žic ta vrednost doseže več ohmov.Nadalje se ta napaka odšteje od izmerjene vrednosti, s čimer dobimo natančnejše odčitke zaradi kompenzacije upora žic. Takšna povezava se uporablja v večini primerov, saj gre za kompromis med zahtevano natančnostjo in sprejemljivo ceno. 3-žični prikazano na osrednji sliki.
- 4-žično vezje. Cilj je enak kot pri uporabi trižilnega vezja, vendar je kompenzacija napake na obeh testnih kablih. V trižičnem vezju se predpostavlja, da je vrednost upora obeh preskusnih kablov enaka, v resnici pa se lahko nekoliko razlikuje. Z dodajanjem še četrte žice v štirižilno vezje (kratek stik na drugi testni kabel), je mogoče ločeno pridobiti njegovo vrednost upora in skoraj v celoti kompenzirati vso upornost žic. Vendar je to vezje dražje, saj je potreben četrti prevodnik, zato se izvaja bodisi v podjetjih z zadostnimi sredstvi bodisi pri merjenju parametrov, kjer je potrebna večja natančnost. 4-žična povezovalna shema lahko vidite na desni sliki.
Opomba! Za senzor Pt1000, že pri nič stopinjah, je upor 1000 ohmov. Vidite jih lahko na primer na parni cevi, kjer je izmerjena temperatura 100-160 ° C, kar ustreza približno 1400-1600 ohmov. Odpornost žic, odvisno od dolžine, je približno 3-4 ohma, t.j. praktično ne vplivajo na napako in ni veliko smisla uporabljati tri- ali štirižične povezovalne sheme.
Prednosti in slabosti uporovnih termometrov
Kot vsak instrument ima tudi uporaba uporovnih termometrov številne prednosti in slabosti. Upoštevajmo jih.
prednosti:
- skoraj linearna značilnost;
- meritve so precej natančne (napaka ne več kot 1°C);
- nekateri modeli so poceni in enostavni za uporabo;
- zamenljivost naprav;
- stabilnost dela.
pomanjkljivosti:
- majhno merilno območje;
- precej nizka mejna temperatura meritev;
- potreba po uporabi posebnih povezovalnih shem za večjo natančnost, kar poveča stroške izvedbe.
Uporovni termometer je običajna naprava v skoraj vseh panogah. S to napravo je priročno meriti nizke temperature brez strahu za točnost pridobljenih podatkov. Termometer ni zelo trpežen, vendar razumna cena in enostavnost zamenjave senzorja pokrivata to majhno pomanjkljivost.
Podobni članki:
