อุณหภูมิเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ทางกายภาพหลัก สิ่งสำคัญคือต้องวัดและควบคุมทั้งในชีวิตประจำวันและในการผลิต มีอุปกรณ์พิเศษมากมายสำหรับสิ่งนี้ เทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทานเป็นหนึ่งในเครื่องมือที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดในวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรม วันนี้เราจะมาบอกคุณว่าเทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทานคืออะไร ข้อดีและข้อเสียของมัน และทำความเข้าใจรุ่นต่างๆ ด้วย
เนื้อหา
พื้นที่สมัคร
เทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทาน เป็นอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อวัดอุณหภูมิของตัวกลางที่เป็นของแข็ง ของเหลว และก๊าซ นอกจากนี้ยังใช้สำหรับการวัดอุณหภูมิของของแข็งจำนวนมาก
เทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทานได้ถูกนำมาใช้ในการผลิตก๊าซและน้ำมัน โลหะวิทยา พลังงาน ที่อยู่อาศัย และบริการชุมชน และอุตสาหกรรมอื่นๆ อีกมากมาย
สำคัญ! เทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทานสามารถใช้ได้ทั้งในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลางและรุนแรง สิ่งนี้มีส่วนช่วยในการแพร่กระจายของอุปกรณ์ในอุตสาหกรรมเคมี
บันทึก! เทอร์โมคัปเปิลยังใช้ในอุตสาหกรรมเพื่อวัดอุณหภูมิ เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเทอร์โมคัปเปิลจาก บทความของเราเกี่ยวกับเทอร์โมคัปเปิล.
ประเภทของเซ็นเซอร์และลักษณะเฉพาะ
การวัดอุณหภูมิด้วยเทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทานจะดำเนินการโดยใช้องค์ประกอบการตรวจจับความต้านทานหนึ่งชิ้นขึ้นไปและการเชื่อมต่อ สายไฟซึ่งถูกซ่อนไว้อย่างปลอดภัยในกล่องป้องกัน
การจำแนกประเภทของยานพาหนะเกิดขึ้นอย่างแม่นยำตามประเภทขององค์ประกอบที่ละเอียดอ่อน
เครื่องวัดอุณหภูมิความต้านทานโลหะตาม GOST 6651-2009
ตาม GOST 6651-2009 พวกเขาแยกแยะกลุ่มเทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทานโลหะนั่นคือ TS ซึ่งมีองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนคือตัวต้านทานขนาดเล็กที่ทำจากลวดโลหะหรือฟิล์ม
เครื่องวัดอุณภูมิแพลตตินั่ม
Platinum TS ถือเป็นประเภทที่พบได้บ่อยที่สุด ดังนั้นจึงมักติดตั้งเพื่อควบคุมพารามิเตอร์ที่สำคัญ ช่วงการวัดอุณหภูมิอยู่ จาก -200 °С ถึง 650 °С. ลักษณะนี้ใกล้เคียงกับฟังก์ชันเชิงเส้น ประเภทที่พบบ่อยที่สุดคือ Pt100 (Pt - ทองคำขาว 100 - หมายถึง 100 โอห์มที่ 0 ° C).
สำคัญ! ข้อเสียเปรียบหลักของอุปกรณ์นี้คือค่าใช้จ่ายสูงเนื่องจากการใช้โลหะมีค่าในองค์ประกอบ
เทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทานนิกเกิล
นิกเกิล TS แทบไม่เคยใช้ในการผลิตเลย เนื่องจากช่วงอุณหภูมิที่แคบ (จาก -60 °С ถึง 180 °С) และความยากลำบากในการดำเนินงาน อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่ามีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิสูงสุด 0.00617 °C-1.
ก่อนหน้านี้ เซ็นเซอร์ดังกล่าวถูกใช้ในการต่อเรือ แต่ตอนนี้ ในอุตสาหกรรมนี้ เซ็นเซอร์เหล่านี้ถูกแทนที่ด้วยยานพาหนะแพลตตินัม
เซ็นเซอร์ทองแดง (TCM)
ดูเหมือนว่าช่วงการใช้เซ็นเซอร์ทองแดงจะแคบกว่าเซ็นเซอร์นิกเกิล (ตั้งแต่ -50 °С ถึง 170 °С . เท่านั้น) แต่ก็เป็นประเภทที่ได้รับความนิยมมากกว่า
ความลับอยู่ที่ความถูกของอุปกรณ์ องค์ประกอบการตรวจจับทองแดงนั้นเรียบง่ายและไม่โอ้อวดในการใช้งาน และยังยอดเยี่ยมสำหรับการวัดอุณหภูมิต่ำหรือพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้อง เช่น อุณหภูมิของอากาศในร้าน
อายุการใช้งานของอุปกรณ์ดังกล่าวสั้น แต่ต้นทุนเฉลี่ยของ copper TS ก็ไม่แพงเกินไป (ประมาณ 1 พันรูเบิล).
เทอร์มิสเตอร์
เทอร์มิสเตอร์เป็นเทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทานซึ่งมีองค์ประกอบการตรวจจับทำจากเซมิคอนดักเตอร์ อาจเป็นออกไซด์ เฮไลด์ หรือสารอื่นๆ ที่มีคุณสมบัติแอมโฟเทอริก
ข้อดีของอุปกรณ์นี้ไม่ได้เป็นเพียงค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิสูงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความสามารถในการสร้างรูปร่างให้กับผลิตภัณฑ์ในอนาคต (จากหลอดบางไปจนถึงอุปกรณ์ที่มีความยาวไม่กี่ไมครอน). ตามกฎแล้ว เทอร์มิสเตอร์ถูกออกแบบมาเพื่อวัดอุณหภูมิ จาก -100 °С ถึง +200 °С.
เทอร์มิสเตอร์มีสองประเภท:
- เทอร์มิสเตอร์ - มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิติดลบนั่นคือเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นความต้านทานจะลดลง
- โพซิสเตอร์ - มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเป็นบวก นั่นคือ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความต้านทานก็จะเพิ่มขึ้นด้วย
ตารางสอบเทียบเทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทาน
ตารางการสำเร็จการศึกษาเป็นตารางสรุปโดยที่คุณสามารถระบุได้อย่างง่ายดายว่าเทอร์โมมิเตอร์จะมีความต้านทานใดที่อุณหภูมิใด ตารางดังกล่าวช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานเครื่องมือวัดประเมินค่าของอุณหภูมิที่วัดได้ตามค่าความต้านทานที่แน่นอน
ภายในตารางนี้มีการกำหนดรถพิเศษ คุณสามารถดูได้ที่บรรทัดบนสุด ตัวเลขหมายถึงค่าความต้านทานของเซ็นเซอร์ที่ 0°C และตัวอักษรคือโลหะที่ใช้ทำเซ็นเซอร์
ในการกำหนดโลหะให้ใช้:
- P หรือ Pt - แพลตตินั่ม;
- เอ็ม - ทองแดง
- นู๋ - นิกเกิล
ตัวอย่างเช่น 50M เป็นทองแดง RTD ที่มีความต้านทาน 50 โอห์มที่ 0 ° C
ด้านล่างเป็นส่วนของตารางสอบเทียบเทอร์โมมิเตอร์
| 50M (โอห์ม) | 100M (โอห์ม) | 50P (โอห์ม) | 100P (โอห์ม) | 500P (โอห์ม) | |
|---|---|---|---|---|---|
| -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 |
ระดับความอดทน
ไม่ควรสับสนระหว่างระดับความคลาดเคลื่อนกับแนวคิดของระดับความแม่นยำ ด้วยความช่วยเหลือของเทอร์โมมิเตอร์ เราไม่ได้วัดและเห็นผลการวัดโดยตรง แต่ถ่ายโอนค่าความต้านทานที่สอดคล้องกับอุณหภูมิจริงไปยังอุปสรรคหรืออุปกรณ์รอง นั่นคือเหตุผลที่แนะนำแนวคิดใหม่
ระดับความคลาดเคลื่อนคือความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิร่างกายจริงกับอุณหภูมิที่ได้รับระหว่างการวัด
ความแม่นยำ TS มี 4 ระดับ (ตั้งแต่ความแม่นยำที่สุดไปจนถึงอุปกรณ์ที่มีข้อผิดพลาดมากกว่า):
- เอเอ;
- แต่;
- ข;
- จาก.
นี่คือส่วนของตารางคลาสความอดทน คุณสามารถดูเวอร์ชันเต็มใน GOST 6651-2009.
| ระดับความแม่นยำ | ความคลาดเคลื่อน, °С | ช่วงอุณหภูมิ °С | ||
|---|---|---|---|---|
| ทองแดงTS | แพลตตินั่ม TS | นิกเกิล TS | ||
| AA | ±(0.1 + 0.0017 |t|) | - | ตั้งแต่ -50 °С ถึง +250 °С | - |
| แต่ | ±(0.15+0.002 |t|) | ตั้งแต่ -50 °С ถึง +120 °С | จาก -100 °С ถึง +450 °С | - |
| ที่ | ±(0.3 + 0.005 |t|) | ตั้งแต่ -50 °С ถึง +200 °С | จาก -195 °С ถึง +650 °С | - |
| จาก | ±(0.6 + 0.01 |t|) | จาก -180 °С ถึง +200 °С | จาก -195 °С ถึง +650 °С | -60 °С ถึง +180 °С |
แผนภาพการเชื่อมต่อ
จะต้องวัดค่าความต้านทานเพื่อหาค่าความต้านทาน ซึ่งสามารถทำได้โดยรวมไว้ในวงจรการวัด ด้วยเหตุนี้จึงใช้วงจร 3 ประเภทซึ่งแตกต่างกันไปตามจำนวนสายและความแม่นยำในการวัดที่ได้รับ:
- วงจร 2 สาย. มีจำนวนสายขั้นต่ำ ซึ่งหมายความว่าเป็นตัวเลือกที่ถูกที่สุด อย่างไรก็ตาม เมื่อเลือกรูปแบบนี้ จะไม่สามารถบรรลุความแม่นยำในการวัดที่เหมาะสมที่สุด - ความต้านทานของสายที่ใช้จะถูกเพิ่มเข้ากับความต้านทานของเทอร์โมมิเตอร์ ซึ่งจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดขึ้นอยู่กับความยาวของสายไฟ ในอุตสาหกรรมมักไม่ค่อยใช้รูปแบบดังกล่าว ใช้สำหรับการวัดที่ไม่มีความแม่นยำเป็นพิเศษเท่านั้น และเซ็นเซอร์อยู่ใกล้กับคอนเวอร์เตอร์รอง 2 สาย แสดงในภาพซ้าย.
- วงจร 3 สาย. มีการเพิ่มสายเพิ่มเติมที่นี่ซึ่งแตกต่างจากรุ่นก่อนหน้าซึ่งเชื่อมต่อกับหนึ่งในสองสายวัดอื่น ๆ ในไม่ช้า เป้าหมายหลักคือ ความสามารถในการรับความต้านทานของสายเชื่อมต่อ และลบค่านี้ (ชดเชย) จากค่าที่วัดได้จากเซ็นเซอร์ อุปกรณ์รอง นอกจากการวัดหลักแล้ว ยังวัดความต้านทานระหว่างสายปิดอีกด้วย ดังนั้นจึงได้ค่าความต้านทานของสายเชื่อมต่อจากเซ็นเซอร์ไปยังสิ่งกีดขวางหรือทุติยภูมิ เนื่องจากสายไฟถูกปิด ค่านี้จึงควรเป็นศูนย์ แต่อันที่จริง เนื่องจากสายไฟยาวมาก ค่านี้จึงมีค่าถึงหลายโอห์มนอกจากนี้ ข้อผิดพลาดนี้จะถูกลบออกจากค่าที่วัดได้ ทำให้อ่านค่าได้แม่นยำยิ่งขึ้น เนื่องจากการชดเชยความต้านทานของสายไฟ การเชื่อมต่อดังกล่าวถูกใช้ในกรณีส่วนใหญ่ เนื่องจากเป็นการประนีประนอมระหว่างความถูกต้องที่ต้องการและราคาที่ยอมรับได้ 3 สาย ปรากฎในรูปตรงกลาง.
- วงจร 4 สาย. เป้าหมายเหมือนกับเมื่อใช้วงจรสามสาย แต่การชดเชยข้อผิดพลาดอยู่ที่สายทดสอบทั้งสอง ในวงจรสามสาย ค่าความต้านทานของสายวัดทดสอบทั้งสองจะถือว่ามีค่าเท่ากัน แต่ในความเป็นจริงอาจแตกต่างกันเล็กน้อย โดยการเพิ่มสายที่สี่เข้าไปในวงจรสี่สาย (สั้นถึงนำไปสู่การทดสอบที่สอง) สามารถรับค่าความต้านทานแยกต่างหากและชดเชยความต้านทานทั้งหมดจากสายไฟได้เกือบทั้งหมด อย่างไรก็ตาม วงจรนี้มีราคาแพงกว่า เนื่องจากจำเป็นต้องมีตัวนำที่สี่ ดังนั้นจึงมีการใช้งานในองค์กรที่มีเงินทุนเพียงพอ หรือในการวัดค่าพารามิเตอร์ที่ต้องการความแม่นยำมากขึ้น รูปแบบการเชื่อมต่อ 4 สาย คุณสามารถเห็นบนภาพขวา.
บันทึก! สำหรับเซ็นเซอร์ Pt1000 ซึ่งอยู่ที่ศูนย์องศาแล้ว ความต้านทานคือ 1,000 โอห์ม คุณสามารถเห็นพวกมันได้เช่นบนท่อไอน้ำที่อุณหภูมิที่วัดได้คือ 100-160 ° C ซึ่งสอดคล้องกับประมาณ 1400-1600 โอห์ม ความต้านทานของสายไฟขึ้นอยู่กับความยาวอยู่ที่ประมาณ 3-4 โอห์ม กล่าวคือ แทบไม่มีผลกระทบต่อข้อผิดพลาด และไม่มีประเด็นมากนักในการใช้รูปแบบการเชื่อมต่อแบบสามหรือสี่สาย
ข้อดีและข้อเสียของเทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทาน
เช่นเดียวกับเครื่องมืออื่น ๆ การใช้เทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทานมีข้อดีและข้อเสียหลายประการ ลองพิจารณาพวกเขา
ข้อดี:
- ลักษณะเกือบเป็นเส้นตรง
- การวัดค่อนข้างแม่นยำ (ข้อผิดพลาดไม่เกิน 1°С);
- บางรุ่นมีราคาถูกและใช้งานง่าย
- ความสามารถในการเปลี่ยนอุปกรณ์
- ความมั่นคงในการทำงาน
ข้อบกพร่อง:
- ช่วงการวัดขนาดเล็ก
- อุณหภูมิที่ จำกัด ค่อนข้างต่ำของการวัด
- จำเป็นต้องใช้รูปแบบการเชื่อมต่อพิเศษเพื่อเพิ่มความแม่นยำซึ่งจะเป็นการเพิ่มค่าใช้จ่ายในการดำเนินการ
เทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทานเป็นอุปกรณ์ทั่วไปในเกือบทุกอุตสาหกรรม สะดวกในการวัดอุณหภูมิต่ำด้วยอุปกรณ์นี้โดยไม่ต้องกลัวความถูกต้องของข้อมูลที่ได้รับ เทอร์โมมิเตอร์มีความทนทานไม่มากนัก อย่างไรก็ตาม ราคาที่สมเหตุสมผลและความสะดวกในการเปลี่ยนเซ็นเซอร์นั้นครอบคลุมข้อเสียเล็กน้อยนี้
บทความที่คล้ายกัน:
