Platina ellenállás hőmérő

A platinaellenállású hőmérő a hőmérséklet mérésére szolgáló eszköz (egyfajta termisztor ) . Ez azon a tényen alapul, hogy az elektromos ellenállás a platina a hőmérséklettől függően változik. A platina rezisztencia hőmérőt 1888- ban fejlesztették ki . Angolul általában az ellenállás-hőmérséklet-detektor RTD-szondájáról beszélünk.

Átviteli funkció

Ipari minőségű hőmérő

Az IEC 60751 szabvány szabályozza az ipari platina rezisztencia hőmérők gyártását és használatát. Kizárja a 0,1 ° C-nál nagyobb bizonytalansággal rendelkező hőmérőket. Az 1990-es nemzetközi hőmérsékleti skála alapján megköveteli a következő hőmérsékleti együtthatót:

${\ displaystyle \ alpha = (R_ {100} -R_ {0}) / (R_ {0} \ szorzat 100 ^ {\ circ} {\ text {C}})}$

vagy hagyományosan egyenlő: α = 3,85055 10-3 ° C -1 , ahol R 100 az ellenállás t 90 = 100 ° C hőmérsékleten, R 0 az ellenállás t 90 = 0 ° C hőmérsékleten, és t 90 jelzi a az EIT-90 skála .

Ennek a szabványnak való megfelelés érdekében az ellenállás hőmérsékletre történő átalakítását az ITS-90 táblázatokban megadott referenciaérték-táblázat segítségével kell végrehajtani . Ezek a táblázatok matematikai megfogalmazást is javasolnak az átalakításhoz, könnyebben használható, de nagyon kis hibát generál:

-200 ° C és 0 ° C között: ${\ displaystyle R (t_ {90}) = R_ {0} [1 + At_ {90} + Bt_ {90} ^ {2} + C (t_ {90} -100 ^ {\ circ} {\ text {C }}) t_ {90} ^ {3}]}$

0 ° C és 850 ° C között: ${\ displaystyle R (t_ {90}) = R_ {0} [1 + At_ {90} + Bt_ {90} ^ {2}]}$

Val vel

${\ displaystyle A = 3,9083 \; 10 ^ {- 3} {^ {\ circ} {\ text {C}}} ^ {- 1}}$ ,
${\ displaystyle B = -5,775 \; 10 ^ {- 7} {^ {\ circ} {\ text {C}}} ^ {- 2}}$ ,
${\ displaystyle C = -4,183 \; 10 ^ {- 12} {^ {\ circ} {\ text {C}}} ^ {- 4}}$

Megértés

Valószínűtlen olyan szonda gyártása, amelynek jellemzői tökéletesen megfelelnek az IEC 60751 szabvány követelményeinek, ezért az eladott szondákra szabványos tűréshatárok vonatkoznak. A szabvány 5 tűrésosztályt határoz meg az elfogadható hiba szerint:

B osztály: max hiba = ± 0,30 ° C + 0,0050 * | t 90 |
A osztály: = ± 0,15 ° C + 0,0020 * | t 90 |
1 / 3B osztály: = ± 0,10 ° C + 0,0016 * | t 90 |
1 / 5B osztály: = ± 0,05 ° C + 0,0010 * | t 90 |
1 / 10B osztály: = ± 0,03 ° C + 0,0005 * | t 90 |

Normál hőmérő (precíziós)

A pontosabb mérésekhez a legjobb, ha az egyes hőmérsékleti szondákat egymástól függetlenül kalibrálja. Valójában a keményedési vagy oxidációs jelenségek már nem elhanyagolhatók a jó hőmérséklet-átalakításhoz.

Jelenlegi modellek

A platinaellenállású hőmérők gyártása szabványosított, sőt szabványosított. A piacon található termékek változatossága ezért korlátozott. A gyakorlatban a platinaellenállású hőmérőket hőmérséklet-ellenállásuk = 0 ° C referenciaértéke különbözteti meg . Pt-X-nek hívják, a platina Pt- nek és X az ellenállás referenciaértéke ( ohmban ). Például egy Pt-100 szonda ellenállása 100 ohm a t 90 hőmérsékleten 0 ° C-on. ${\ displaystyle t_ {90}}$

Pt25

Ez a szonda a "hosszú rúd" konfigurációjában kb. 50 cm hosszú, üreges hengeres rúdként jelenik meg, amelyet kvarc borít , és amelynek végén egy félgömb alakú sapka van. 4 cm érzékeny elem, amely nagyon tiszta platina kettős tekercsként van kialakítva, alkotja az érzékelőt. A hőmérő zárt kamrát képez, amely csökkent oxigénnyomást tartalmaz, megakadályozva ezzel a platina-oxid képződését, amely zavarhatja a műszer válaszát. Egy ilyen műszer lehetővé teszi, hogy egy 4 vezetékes áramkörben és nagy pontosságú ellenállású hídhoz csatlakoztatva néhány tíz µK nagyságrendű hőmérséklet-ingadozást detektáljon , metrológiai minőségű fixpontos cellákban történő felhasználással. Jelenleg csak néhány 25 ohmos TRP gyártó van: a Tinsley, a Rosemount, a Hart Scientific és a Chino. A Pt25 szonda magas metrológiai szintjének érzékenysége jellemzően 0,4 Ω / ° C nagyságrendű .

Ez a 25 ohmos "hosszú rúdú" TRP szonda modellje, amelyet fixpontos megvalósítás során használnak (különösen 0 ° C felett , további részletekért olvassa el az EIT-90 szövegét), mint egy kvarcrúd (7 mm átmérőjű) kb. 50 cm hosszúságú ). Megvalósítása során azonban a 25 ohmos platina szonda (Pt25) valódi hűtőbordát jelent, és mivel az érzékelő csak a saját hőmérsékletét látja, az általa generált veszteségeket is figyelembe veszi.

Pt100

Ez a modell az iparban leggyakrabban használt . A P100 értéke 100 Ω át 0 ° C-on .

Pt1000

Magas ellenállási értéke lehetővé teszi, hogy egy adott feszültségnél korlátozzuk a Joule-hatás által az ellenállás hőhatásának mérendő hőmérsékletre gyakorolt hatását (önmelegedés, lásd alább). Így lényegesen alacsonyabb mérőárammal lehet dolgozni.

Lehetséges zavar

Ne keverje össze ezt az eszközt a platina / platina ródium termoelemmel , amely egy másik hőmérsékletmérő eszköz a platinában, de más fizikai jelenséget használ.

Ezt az érzékelőt, amelyet az EIT 1927 és 1976 közötti korábbi verziói interpolációs eszközként használtak és definiáltak, az EIT-90 is teljesen felhagyott. 1976-ig ez volt az interpolációs eszköz az alumíniumponttól ( 660,323 ° C ) az ezüstpontig (kb. 962 ° C ). A skála ezen a részén most a "hosszú rúd" TRP (Pt25) váltja fel.

Technológia

Állandó és folyamatos áram befecskendezésével elegendő megmérni a feszültséget, amely az ellenállással arányos képet ad a mért hőmérsékletről. A Joule-effektus révén azonban a mérőáram bejuttatása az érzékeny platinaelembe az utóbbi önmelegedésének jelenségéhez vezet. Ez a hőmérséklet-emelkedés, amely az áramnak az érzékelőn való áthaladásában rejlik, szisztematikus hibához vezet a mérésben. A hiba kijavításához egy rögzített pont kalibrálás során olvassa le az érzékeny elem elektromos ellenállásának értékét 1 mA (normál) áram esetén , majd 1,414 mA értéken . Ebből a két mérési pontból meghatározható a platina elektromos ellenállásának nulla áramerősségen történő extrapolációja, ami egyet jelent az önmelegedés nélküli ideális méréssel.

Figyelem! A Pt25 esetében a legkisebb hő- vagy mechanikai ütés a műszer jelentős sodródását okozhatja. Ezért feltétlenül szükséges a kísérletező különös figyelme.

Alacsony értékeknél (Pt25, Pt100) tekercselt platinahuzalt használnak helyette. Magas értékek (Pt100, Pt1000) és kicsi eszközök esetén a platina kanyarulat helyett rétegként egy kerámia hordozóra kerül .