Термометры сопротивления: виды, типы конструкции, классы допуска

Термометры сопротивления являются одним из самых распространенных типов термометров, используемых для измерения температуры в различных отраслях промышленности. Они основаны на принципе изменения электрического сопротивления материала при изменении температуры.

Существует несколько видов термометров сопротивления, в зависимости от используемого материала для изготовления сенсора. Один из наиболее распространенных видов — платиновые термометры, которые имеют высокую точность и стабильность измерений. Они работают на основе изменения сопротивления платины при изменении температуры.

Термометры сопротивления также различаются по типу конструкции. Например, существуют плавающие термометры, которые используются для измерения температуры жидкостей и газов. Они имеют специальное кольцо, которое делает их плавающими в среде, что обеспечивает точные измерения в любом месте.

Важно: при выборе термометра сопротивления необходимо учитывать его класс допуска, который указывает на допустимую погрешность измерений. Существуют различные классы допуска, начиная от самых точных (класс A) и до более широких допусков (класс B, класс C).

Использование термометров сопротивления позволяет получать точные и стабильные измерения температуры в различных промышленных процессах. Они широко применяются на предприятиях пищевой, химической, нефтегазовой и других отраслей, где требуется высокая точность и надежность измерений.

Содержание

Виды термометров сопротивления:

1. Платиновые термометры сопротивления:

Платиновый термометр сопротивления (ПТC-R): основанный на изменении электрического сопротивления платины с изменением температуры.
Платиновый термометр сопротивления с никелевым добавлением (ПТC-R-Ni): использует сплав платины с никелевым добавлением для более широкого диапазона измеряемых температур.

2. Никелевые термометры сопротивления:

Медно-никелевый термометр сопротивления (МНТC-R): использует сплав меди и никеля для измерения температуры.
Никелевый термометр сопротивления с платиновым добавлением (НТC-R-Pt): содержит никелевую проволоку с добавлением платины для улучшения характеристик измерений.

3. Медные термометры сопротивления:

Медный термометр сопротивления (МТС): использует медную проволоку для измерения температуры.

4. Никелевый термометр сопротивления:

Никелевый термометр сопротивления (НТC): используется сплав никеля для измерения температуры.

5. Металлические термометры сопротивления:

Металлический термометр сопротивления (МТС): изготовленный из металла проводник, такого как платина или никель, используется для измерения температуры.

6. Термометры сопротивления на основе полупроводников:

Терморезисторы: используют полупроводниковые материалы, такие как оксид никеля или оксид марганца, для измерения температуры.

Резисторные термометры:

Резисторные термометры, также известные как термостаты, представляют собой один из наиболее распространенных и простых в использовании типов термометров сопротивления. Они работают на основе изменения электрического сопротивления материала с изменением температуры.

Основные преимущества резисторных термометров:

Широкий диапазон измеряемых температур: от -200°C до +800°C.
Высокая точность измерений.
Устойчивость к внешним воздействиям, таким как вибрации, удары и влажность.
Простота монтажа и эксплуатации.

Конструкция резисторного термометра:

Основным элементом резисторного термометра является проволочный или пленочный сенсор, который изготавливается из материала с заданными температурными характеристиками. С изменением температуры меняется и сопротивление материала, что позволяет измерить текущую температуру.

Сенсор подключается к внешней электрической схеме, в которой происходит измерение сопротивления и перевод его в соответствующую температуру с помощью калибровочной кривой или математического алгоритма.

Для улучшения точности измерений резисторные термометры также могут быть компенсированы от влияния изменений сопротивления проводов подключения и других факторов.

Платиновые термометры:

Платиновые термометры являются наиболее точными и стабильными из всех типов термометров сопротивления. Они основаны на изменении электрического сопротивления проводника из платины при изменении температуры.

Основными типами платиновых термометров являются:

Платиновые термометры сопротивления на основе платины Pt100 и Pt1000 — эти термометры имеют сопротивление 100 Ом и 1000 Ом соответственно при 0°C и изменяются линейно с изменением температуры. Они широко используются в промышленности и научных исследованиях.
Платиновые термометры сопротивления на основе платины Pt10, Pt50 и Pt200 — эти термометры имеют сопротивление 10 Ом, 50 Ом и 200 Ом соответственно при 0°C. Они также обладают линейной зависимостью сопротивления от температуры и использовались в некоторых областях до появления Pt100 и Pt1000.

Платиновые термометры сопротивления обладают высокой точностью, стабильностью и могут быть калиброваны для обеспечения высокой точности измерений. Они применяются в широком спектре отраслей, включая научные исследования, гидрологию, метеорологию, фармацевтику и нефтегазовую промышленность.

Никелевые термометры:

Никелевые термометры являются одним из типов термометров сопротивления. Они основаны на измерении изменения электрического сопротивления никелевого проводника с изменением температуры.

Такие термометры обладают широким диапазоном измеряемых температур, от -200°C до +600°C. Они обычно классифицируются по классам допуска, которые определяют точность измерений в пределах допустимых отклонений.

Классы допуска никелевых термометров обозначаются буквами A, B и С. Класс А имеет самую высокую точность, с отклонением в пределах ±(0,15+0,002*|t|)°C. Класс B имеет среднюю точность, с отклонением в пределах ±(0,3+0,005*|t|)°C. Класс С имеет наименьшую точность, с отклонением в пределах ±(0,6+0,01*|t|)°C. Здесь t — это температура в градусах Цельсия.

Никелевые термометры используются в широком спектре приложений, включая промышленность, научные и медицинские области. Они отличаются своей прочностью и надежностью, а также устойчивостью к окружающей среде.

Для удобства использования никелевые термометры могут быть выпущены в виде различных конструкций, включая вставные, погружные и поверхностные термометры. Это позволяет адаптировать их к особенностям конкретного процесса измерения.

Никелевые термометры широко применяются в различных отраслях, включая химическую промышленность, пищевую промышленность, нефтегазовую промышленность и другие области, где требуется точное измерение температуры.

Типы конструкции термометров сопротивления:

Термометры сопротивления – это приборы, применяемые для измерения температуры на основе использования зависимости электрического сопротивления от изменений температуры. В зависимости от конструкции, термометры сопротивления могут быть разных типов:

Провода сопротивления: простейший тип термометра, который состоит из провода с известным температурным коэффициентом сопротивления. Изменение сопротивления провода позволяет определить изменение температуры.
Полупроводниковые терморезисторы: основаны на использовании полупроводниковых материалов с зависимостью сопротивления от температуры. Измерение изменения сопротивления позволяет определить температуру.
Пленочные терморезисторы: изготавливаются путем нанесения тонкой пленки сопротивления на основу термометра. Изменение сопротивления пленки при изменении температуры позволяет измерить ее значение.
Проволочные термометры: представляют собой проволоку, изготовленную из материала с известной зависимостью сопротивления от температуры. Измерение изменения сопротивления позволяет определить значение температуры.

Выбор типа конструкции термометра сопротивления зависит от требуемой точности измерения, рабочего диапазона температур, условий эксплуатации и других факторов. Каждый тип термометра имеет свои преимущества и ограничения, поэтому необходимо выбирать подходящий тип в зависимости от конкретных требований и условий применения.

Стержневые термометры:

Стержневые термометры — это один из видов термометров сопротивления, используемых для измерения температуры в различных промышленных процессах. Они характеризуются простой конструкцией и высокой точностью измерений. Стержневые термометры состоят из температурного элемента, преобразующего изменение температуры в изменение сопротивления, и защитной оболочки, обеспечивающей защиту от внешних воздействий.

Классы допуска стержневых термометров определяются в соответствии с требованиями ГОСТ 6651-2013 и регламентируют допустимую погрешность измерений в зависимости от применения термометра. Основные классы допуска включают классы A, B и C, где класс A обеспечивает наиболее высокую точность измерений.

Стержневые термометры могут иметь различные типы конструкции, включая разнообразные формы стержней, размещение термоэлемента внутри стержня и способы его крепления. Они могут быть погружными, поверхностными или вставными, в зависимости от способа установки в измеряемую среду. Также существуют стержневые термометры с разными способами крепления, например, с резьбовым соединением или с фланцем для монтажа.

Стержневые термометры широко применяются в различных отраслях промышленности, таких как нефтехимия, пищевая промышленность, электроэнергетика и многие другие. Они являются надежными и точными приборами для контроля и измерения температуры.

Трубчатые термометры:

Трубчатые термометры — это один из видов термометров сопротивления. Они используются для измерения температуры в различных промышленных процессах.

Трубчатые термометры обычно состоят из:

Термочувствительного элемента (терморезистора), который изменяет электрическое сопротивление в зависимости от температуры;
Трубки, в которую помещается термочувствительный элемент;
Защитной гильзы, которая предотвращает повреждения термочувствительного элемента и улучшает его стабильность.

Основными преимуществами трубчатых термометров являются:

Высокая точность измерений;
Хорошая стабильность работы;
Широкий диапазон измерений, обычно от -200 до +600°С;
Устойчивость к воздействию агрессивных сред;
Простота монтажа и обслуживания.

Классы допуска трубчатых термометров определяют их точность измерений в рамках стандартных требований. Наиболее распространенными классами допуска являются:

Класс допуска	Диапазон погрешности
А	± (0,15 + 0,002 * \|t\|)
В	± (0,30 + 0,005 * \|t\|)
С	± (0,60 + 0,010 * \|t\|)

Обычно трубчатые термометры используются в химической, пищевой и энергетической промышленности для контроля температуры в различных процессах.

Обмоточные термометры:

Обмоточные термометры — это тип термометров сопротивления, в которых термочувствительный элемент представляет собой обмотку термического материала на специальной подложке.

Обмоточные термометры обеспечивают высокую повторяемость и точность измерений, а также стабильность работы в широком диапазоне температур. Они часто используются в промышленных процессах, где необходимо точное измерение температуры.

Классы допуска для обмоточных термометров могут быть различными в зависимости от требуемой точности измерений. Обмоточные термометры могут иметь классы допуска от А до D, где А — самый высокий класс точности.

Конструкция обмоточных термометров может варьироваться в зависимости от спецификации и требований. Они обычно имеют металлическую обмотку, защищенную от внешних воздействий, таких как вибрация и коррозия.

Обмоточные термометры могут использоваться в различных отраслях промышленности, таких как химическая промышленность, нефтехимия, электроэнергетика и др. Они являются надежными инструментами для контроля и измерения температуры в различных процессах.

Классы допуска термометров сопротивления:

Классы допуска термометров сопротивления (RTD) определяют диапазоны точности измерения и стандартные значения погрешности. Существует несколько классов допуска, каждый из которых имеет свои спецификации и пределы погрешности.

Ниже приведены основные классы допуска, используемые для термометров сопротивления:

Класс A: Этот класс имеет самую высокую точность среди всех классов допуска и используется в наиболее требовательных измерительных приборах. Его пределы погрешности составляют ± (0,15+0,002 * t)°C или ± (0,25+0,005 * t)°C, где t — температура в градусах Цельсия.
Класс B: Этот класс имеет точность, немного ниже, чем у класса A. Он обычно применяется в наиболее точных научных и промышленных измерительных системах. Пределы погрешности для класса B составляют ± (0,3+0,002 * t)°C или ± (0,5+0,005 * t)°C.
Класс C: Данный класс предназначен для практических приложений, где требуется достаточная точность измерения. Пределы погрешности составляют ± (0,6+0,002 * t)°C или ± (1,0+0,005 * t)°C.
Класс D: Этот класс имеет самую низкую точность среди всех классов допуска. Он используется в областях, где требуется лишь базовая и грубая оценка температурных изменений. Пределы погрешности для класса D составляют ± (1,2+0,002 * t)°C или ± (2,0+0,005 * t)°C.

Выбор класса допуска зависит от конкретного приложения и требуемой точности измерения. На основании класса допуска можно выбрать подходящий термометр сопротивления для конкретных условий и задач.

Класс A:

Класс A или класс стандартный является самым точным классом сопротивления, определенным для термометров сопротивления. Он соответствует требованиям стандарта МЭК (международной электротехнической комиссии) и обладает высокой точностью измерений.

Точность термометра класса A составляет ±(0,15+0,002t), где t — температура в градусах Цельсия. Это означает, что при измерении температуры в диапазоне от -200 до +650 градусов Цельсия, погрешность измерений будет составлять не более ±0,15 градусов Цельсия.

Класс A термометров сопротивления обычно используется в лабораторных условиях, в научных исследованиях, а также в промышленности, где требуется высокая точность измерений.

Класс B:

Класс B термометров сопротивления отличается более строгими требованиями к точности измерений и шире диапазоном рабочих температур. Термометры класса B применяются в случаях, когда необходимо обеспечить высокую точность измерений в широком температурном диапазоне.

Основные характеристики класса B:

Точность измерений: ±(0.30 + 0.005|t|) °C
Диапазон рабочих температур: -200…+650 °C
Температурный коэффициент сопротивления: 0.00385 °C
Зона допускаемых значений: ±(0.30 + 0.005|t|) °C

Термометры класса B изготавливаются как одно-, двух- или четырехпроводные. Для обеспечения максимальной точности измерений рекомендуется использование четырехпроводной схемы измерений, которая позволяет компенсировать потери сигнала.

Примеры применения термометров класса B:
Тип устройства	Применение
Прецизионные термостаты	Используются в лабораториях для калибровки и проверки других термометров, а также в научных исследованиях.
Промышленные измерительные системы	Используются для контроля и измерения температуры в процессах промышленного производства.
Медицинское оборудование	Используются в термометрах для измерения температуры тела человека.

Класс C:

Класс C является одним из классов допуска для термометров сопротивления. В этом классе точность термометра составляет ±2.5°C или ±0.25%, в зависимости от того, какой показатель больше.

Применение термометров класса C обычно связано с задачами, где требуется не очень высокая точность измерений температуры. Например, они могут использоваться для контроля температуры в промышленных процессах, системах отопления или охлаждения, а также для общих измерений в лабораторных условиях.

Термометры класса C обычно имеют рабочий диапазон температур от -50°C до +150°C. Они могут использоваться во многих отраслях промышленности и научных исследованиях, где требуются относительно простые и недорогие решения для измерения температуры.

Важно отметить, что класс C является низшим классом допуска для термометров сопротивления, что означает, что они могут иметь большую погрешность по сравнению с более высокими классами. При необходимости большей точности, следует рассмотреть использование термометров класса A или B.

Для конкретных приложений рекомендуется обратиться к стандартам и требованиям, применимым к данной отрасли или области измерений.