La température est l'un des principaux paramètres physiques. Il est important de le mesurer et de le contrôler aussi bien dans la vie de tous les jours qu'en production. Il existe de nombreux dispositifs spéciaux pour cela. Le thermomètre à résistance est l'un des instruments les plus couramment utilisés activement dans la science et l'industrie. Aujourd'hui, nous allons vous dire ce qu'est un thermomètre à résistance, ses avantages et ses inconvénients, et également comprendre les différents modèles.
Contenu
Champ d'application
Thermomètre à résistance est un appareil conçu pour mesurer la température de milieux solides, liquides et gazeux. Il est également utilisé pour mesurer la température des solides en vrac.
Le thermomètre à résistance a trouvé sa place dans la production de gaz et de pétrole, la métallurgie, l'énergie, le logement et les services communaux et de nombreuses autres industries.
IMPORTANT! Les thermomètres à résistance peuvent être utilisés aussi bien dans des environnements neutres qu'agressifs. Cela contribue à la diffusion du dispositif dans l'industrie chimique.
Noter! Les thermocouples sont également utilisés dans l'industrie pour mesurer les températures, apprenez-en plus à leur sujet sur notre article sur les thermocouples.
Types de capteurs et leurs caractéristiques
La mesure de la température avec un thermomètre à résistance s'effectue à l'aide d'un ou plusieurs éléments sensibles à la résistance et de la connexion fils, qui sont bien cachés dans un étui de protection.
La classification du véhicule s'effectue précisément en fonction du type d'élément sensible.
Thermomètre à résistance métallique selon GOST 6651-2009
Selon GOST 6651-2009 ils distinguent un groupe de thermomètres à résistance métallique, c'est-à-dire TS, dont l'élément sensible est une petite résistance en fil métallique ou en film.
Compteurs de température en platine
Les Platinum TS sont considérés comme les plus courants parmi les autres types, ils sont donc souvent installés pour contrôler des paramètres importants. La plage de mesure de la température se situe de -200 °С à 650 °С. La caractéristique est proche d'une fonction linéaire. L'un des types les plus courants est Pt100 (Pt - platine, 100 - signifie 100 ohms à 0 ° C).
IMPORTANT! Le principal inconvénient de ce dispositif est le coût élevé dû à l'utilisation de métal précieux dans la composition.
Thermomètres à résistance au nickel
Les TS de nickel ne sont presque jamais utilisés dans la production en raison de la plage de température étroite (de -60 °С à 180 °С) et des difficultés opérationnelles, cependant, il convient de noter qu'ils ont le coefficient de température le plus élevé 0,00617 °C-1.
Auparavant, de tels capteurs étaient utilisés dans la construction navale, mais maintenant, dans cette industrie, ils ont été remplacés par des véhicules en platine.
Capteurs en cuivre (TCM)
Il semblerait que le domaine d'utilisation des capteurs en cuivre soit encore plus étroit que celui des capteurs en nickel (seulement de -50 °С à 170 °С), mais, néanmoins, ils sont le type de véhicule le plus populaire.
Le secret est dans le bon marché de l'appareil. Les éléments de détection en cuivre sont simples et sans prétention à utiliser, et sont également excellents pour mesurer les basses températures ou des paramètres connexes, tels que la température de l'air dans l'atelier.
La durée de vie d'un tel appareil est cependant courte et le coût moyen d'un TS cuivre n'est pas trop élevé (environ 1 mille roubles).
Thermistances
Les thermistances sont des thermomètres à résistance dont l'élément sensible est constitué d'un semi-conducteur. Il peut s'agir d'un oxyde, d'un halogénure ou d'autres substances aux propriétés amphotères.
L'avantage de cet appareil est non seulement un coefficient de température élevé, mais également la possibilité de donner n'importe quelle forme au futur produit (d'un tube fin à un appareil de quelques microns de long). En règle générale, les thermistances sont conçues pour mesurer la température de -100 °С à +200 °С.
Il existe deux types de thermistances :
- thermistances - avoir un coefficient de température de résistance négatif, c'est-à-dire qu'avec une augmentation de la température, la résistance diminue;
- positeurs - avoir un coefficient de température de résistance positif, c'est-à-dire que lorsque la température augmente, la résistance augmente également.
Tables d'étalonnage pour thermomètres à résistance
Les tableaux de graduation sont une grille récapitulative grâce à laquelle vous pouvez facilement déterminer à quelle température le thermomètre aura une certaine résistance. De tels tableaux aident les instrumentistes à évaluer la valeur de la température mesurée en fonction d'une certaine valeur de résistance.
Dans ce tableau, il existe des désignations de véhicules spéciales. Vous pouvez les voir sur la ligne du haut. Le nombre signifie la valeur de résistance du capteur à 0°C, et la lettre est le métal à partir duquel il est fabriqué.
Pour désigner le métal, utilisez :
- P ou Pt - platine ;
- M - cuivre;
- N - Nickel.
Par exemple, 50M est un RTD en cuivre, avec une résistance de 50 ohms à 0°C.
Vous trouverez ci-dessous un fragment du tableau d'étalonnage des thermomètres.
| 50M (ohms) | 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 |
Classe de tolérance
La classe de tolérance ne doit pas être confondue avec le concept de classe de précision. À l'aide d'un thermomètre, nous ne mesurons pas directement et ne voyons pas le résultat de la mesure, mais transférons la valeur de résistance correspondant à la température réelle aux barrières ou aux appareils secondaires. C'est pourquoi un nouveau concept a été introduit.
La classe de tolérance est la différence entre la température corporelle réelle et la température obtenue lors de la mesure.
Il existe 4 classes de précision TS (du plus précis aux appareils avec une plus grande erreur):
- AA ;
- MAIS;
- B;
- DE.
Voici un fragment du tableau des classes de tolérance, vous pouvez voir la version complète dans GOST 6651-2009.
| Classe de précision | Tolérance, °С | Plage de température, °С | ||
|---|---|---|---|---|
| Cuivre TS | Platine TS | Nickel ST | ||
| AA | ±(0,1 + 0,0017 |t|) | - | de -50 °С à +250 °С | - |
| MAIS | ±(0,15+0,002 |t|) | de -50 °С à +120 °С | de -100 °С à +450 °С | - |
| À | ±(0,3 + 0,005 |t|) | de -50 °С à +200 °С | de -195 °С à +650 °С | - |
| DE | ±(0,6 + 0,01 |t|) | de -180 °С à +200 °С | de -195 °С à +650 °С | -60 °С à +180 °С |
Diagramme de connexion
Pour connaître la valeur de la résistance, il faut la mesurer. Cela peut être fait en l'incluant dans le circuit de mesure. Pour cela, 3 types de circuits sont utilisés, qui diffèrent par le nombre de fils et la précision de mesure obtenue :
- montage 2 fils. Il contient un nombre minimum de fils, ce qui signifie que c'est l'option la moins chère. Cependant, lors du choix de ce schéma, il ne sera pas possible d'obtenir une précision de mesure optimale - la résistance des fils utilisés sera ajoutée à la résistance du thermomètre, ce qui introduira une erreur en fonction de la longueur des fils. Dans l'industrie, un tel schéma est rarement utilisé. Il est utilisé uniquement pour les mesures où une précision particulière n'est pas importante, et le capteur est situé à proximité immédiate du convertisseur secondaire. 2 fils montré dans l'image de gauche.
- montage 3 fils. Contrairement à la version précédente, un fil supplémentaire est ajouté ici, brièvement connecté à l'un des deux autres de mesure. Son objectif principal est la possibilité d'obtenir la résistance des fils connectés et soustrayez cette valeur (compenser) à partir de la valeur mesurée par le capteur. L'appareil secondaire, en plus de la mesure principale, mesure en outre la résistance entre les fils fermés, obtenant ainsi la valeur de la résistance des fils de connexion du capteur à la barrière ou au secondaire. Les fils étant fermés, cette valeur doit être nulle, mais en fait, du fait de la grande longueur des fils, cette valeur peut atteindre plusieurs ohms.De plus, cette erreur est soustraite de la valeur mesurée, obtenant des lectures plus précises, en raison de la compensation de la résistance des fils. Une telle connexion est utilisée dans la plupart des cas, car il s'agit d'un compromis entre la précision requise et un prix acceptable. 3 fils représenté sur la figure centrale.
- montage 4 fils. L'objectif est le même que lors de l'utilisation du circuit à trois fils, mais la compensation d'erreur est sur les deux cordons de test. Dans un circuit à trois fils, la valeur de résistance des deux cordons de test est supposée être la même valeur, mais en fait, elle peut différer légèrement. En ajoutant un autre quatrième fil dans un circuit à quatre fils (court-circuité au deuxième fil de test), il est possible d'obtenir séparément sa valeur de résistance et de compenser presque complètement toute la résistance des fils. Cependant, ce circuit est plus cher, car un quatrième conducteur est nécessaire, et est donc mis en œuvre soit dans des entreprises disposant d'un financement suffisant, soit dans la mesure de paramètres où une plus grande précision est nécessaire. Schéma de connexion à 4 fils vous pouvez voir sur la photo de droite.
Noter! Pour un capteur Pt1000, déjà à zéro degré, la résistance est de 1000 ohms. Vous pouvez les voir, par exemple, sur un tuyau de vapeur, où la température mesurée est de 100-160 ° C, ce qui correspond à environ 1400-1600 ohms. La résistance des fils, en fonction de la longueur, est d'environ 3-4 ohms, c'est-à-dire ils n'affectent pratiquement pas l'erreur et il n'y a pas beaucoup d'intérêt à utiliser un schéma de connexion à trois ou quatre fils.
Avantages et inconvénients des thermomètres à résistance
Comme tout instrument, l'utilisation de thermomètres à résistance présente un certain nombre d'avantages et d'inconvénients. Considérons-les.
Avantages :
- caractéristique presque linéaire ;
- les mesures sont assez précises (erreur pas plus de 1°С);
- certains modèles sont bon marché et faciles à utiliser ;
- interchangeabilité des appareils;
- stabilité de travail.
Défauts:
- petite plage de mesure;
- température limite des mesures assez basse ;
- la nécessité d'utiliser des schémas de connexion spéciaux pour une précision accrue, ce qui augmente le coût de mise en œuvre.
Un thermomètre à résistance est un appareil courant dans presque toutes les industries. Il est pratique de mesurer les basses températures avec cet appareil sans craindre pour l'exactitude des données obtenues. Le thermomètre n'est pas très résistant, cependant, le prix raisonnable et la facilité de remplacement du capteur couvrent ce petit inconvénient.
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