place-order

آشنایی با دماسنج های مقاومتی

این مورد را ارزیابی کنید
(0 رای‌ها)

نقاط ثابت در مقیاس بین المللی ITS90  تعریف شده اند تا مراجع لازم برای مقیاس کاری دما را فراهم سازند. این نقاط به نحوی انتخاب شده اند که در گستره های وسیع معقول مراجع قابل اعتمادی برای اندازه گیری دما ایجاد نمایند. از آنجا که آزمایشگاههای  بسیار محدودی قابلیت ایجاد این نقاط را دارند و از طرفی لازم است که بین این نقاط درون یابی انجام شود ، نیاز به وسیله ای است که دقت این نقاط را به مقیاس کاربردی دما انتقال داده و این امکان را فراهم آورد که نقاط دمای مرجع ، بین نقاط ثابت ایجاد شوند.

وسیله ای که مقیاس بین المللی دما را به مقیاس کاربردی از نقطه سه گانه هیدروژن در حال تعادل  - 13/8033 کلوین تا نقطه انجماد نقره - 961 درجه سانتی گراد - انتقال می دهد ، دماسنج مقاومتی پلاتین استاندارد - SPRT[1]می باشد.

 SPRTقطعه ای به صورت سیم بلند از پلاتین است که بدون اینکه تحت کشش قرار گرفته باشد، به صورت مارپیچ در آمده است. این قطعه در داخل تیوبی پر شده از گاز خنثی - هلیوم یا هیدروژن - قرار داده شده است. گستره دمایی SPRT در ITS90  گسترش یافت و به  13/8033 کلوین تا نقطه انجماد نقره - 961 درجه سانتی گراد رسید ، این گسترش باعث حذف ترموکوپل به عنوان یک دماسنج درون یابی کننده اولیه در مقیاس بین المللی دما گردید. یکی از مهم ترین تغییرات این مقیاس نسبت به مقیاسهای قبلی در حوزه دماسنجی مقاومتی SPRT عبارت بود از تغییر مخرج نسبت  Rt/R0=Wدر مقیاس های قبلی مخرج کسر عبارت بود از نقطه صفر درجه سانتی گراد در حالیکه در مقیاس جدید به مقاومت در نقطه سه گانه آب یعنی 0/01 درجه سانتی گراد تغییر یافت.

مقاومت المنت مقاومتی در دما های مختلف را می توان با رابطه زیر به طور تقریبی بیان کرد:

 Rt = R0 ( 1 + At + Bt2)

 

که در آن :

Rt : مقاومت در دماهای مختلف

R0 : مقاومت در نقطه سه گانه آب

t  :دما بر حسب درجه سانتی گراد

A,B  : ضرایب ثابت

در استانداردIEC751  رابطه فوق برای دماهای 0 تا 850 درجه سانتی گراد پیشنهاد شده است.

از آنجا که مقاومت المنت در مقابل افزایش دما افزایش می یابد ، گفته می شود که المنت دارای ضریب دمایی مثبت است.

 

SPRT هی معمولا در سه یا چهار نقطه در طول گستره خود در مقایسه با نقاط ثابت کالیبره می شوند. مقاومت SPRT  در نقاط ثابت مختلف به طور دقیق اندازه گیری و ثبت می شود و در سایر نقاط درونیابی می گردد.

دماسنج های پلاتینی صنعتی IPTR[2]

IPTR  ها نسبت به SPTR  ها از پلاتین با کیفیت پایین تری ساخته می شوند. چون IPTR ها در برابر عواملی نظیر شوک ها ، نوسانات مکانیکی و فشار های زیاد لازم است تجدید پذیری مناسبی داشته باشندلذا به طور کامل الزامات ITS90  را پوشش نمی دهند . IPTR ها در اشکال نختلفی ساخته می شوند.IPTR  ها بر اساس نوع ساختمان به دو نوع :

-         دماسنج های با حسگر سیم پیچی

-         دماسنج های با حسگر فیلمی

 

دماسنج های مقاومتی

به صورت کلی مواد نسبت به افزایش دما دو رفتار در تغییر مقاومت الکتریکی از خود نشان می دهند. در یک گروه با افزایش دما، مقاومت الکتریکی افزایش می یابد، به این گروه که دارای ضریب دمایی مثبت هستند اصطلاحا PTC   گفته می شود. پلاتین ، نیکل و مس از این گروه می باشد.

در گروه دیگر با افزایش دما ، مقاومت الکتریکی کاهش می یابد به این گروه که دارای ضریب دمایی منفی هستند اصطلاحا NTC  گفته می شود . در گروه NTC بیشتر از اکسید های فلزی استفاده می شود به این حسگر ها ترمیستور گفته می شود.

 

دماسنج مقاومتی پلاتینی PRT   دماسنجی است که حسگر آن از پلاتین ساخته شده است پلاتینی که در ساخت این نوع دماسنج ها استفاده می شود از نظر شیمیایی خالص و و از نظر فیزیکی پایدار است و در صورت باز پخت در در استفاده های مختلف پایدار می ماند و از نظر فیزیکی تمایلبه تغییر ندارد.

 

 

 

مهمترین قسمت ها در ساختمان یک دماسنج مقاومتی  عبارتند از :

 

1-     حسگر : مهمترین قسمت یک دماسنج مقاومتی  به شمار می رود که از پلاتین سیمی شکلی که به صورت مارپیچ در آمده است می سازند.

 

2-     سیم های اتصال: دماسنج های مقاومتی پلاتینی به صورت 2 سیمی ، 3 سیمی و یا 4 سیمی ساخته می شوند.

 

3-     عایق سرامیکی

 

4-     پودر پر کننده

 

5-     غلاف حفاظت کننده

 

6-      سر خروجی

 

در دماسنج های مقاومتی اندازه گیری دما بر اساس تغییر مقاومت الکتریکی حسگر آن انجام می شود.بنابراین در یک لحظه  که تعادل ترمودینامیکی برقرار شده باشد باید بتوانیم مقدار مقاومت را اندازه بگیریم برای اندازه گیری مقاومت دو روش متداول وجود دارد «

 

1-     اندازه گیری  مقاومت با استفاده از پل های اندازه گیری - روش صفر -

 

2-     اندازه گیری مقاومت با استفاده از جریان ثابت  - با استفاده از ولتمتر-

 

دماسنج مقاومتی دو سیمی 

 

این آرایش ساده ترین اتصال دماسنجی به حساب  می آید و در جایی که دقت زیادی مورد توجه نباشد از این آرایش استفاده خواهد شد.در این آرایش حسگر دماسنج به مقاومتی به طور ساده توسط دو سیم به نمایشگر وصل می شود.

 

مقاومت سیم های رابط به عنوان منبع خطا در مقادیر دما تاثیر گذار است.

 

 

 

شکل 1 آرایش دو سیمی با استفاده از پل وتستون

 

 

 

دماسنج مقاومتی سه سیمی 

 

در این نوع مقاومت ها دو سیم در یک طرف حسگر بسته می شود در نتیجه مقاومت معادل دو سیم کاهش یافته و اثر مقاومت های سیم رابط کاهش می یابد ، در عمل این نوع آرایش بسیار متداول است.

 

در این مدار در واقع یک سیم اضافی به مدار بسته می شود که به واسطه آن مقدار دما و وابستگی آن به مقاومت کم می شود ضروری است که خواص هر سه سیم یکسان باشد و در یک دما واقع شوند. آرایش سه سیمی به مدار زیمنس معروف است.

 

 

 

شکل 2 آرایش سه سیمی یک دما سنج مقاومتی

 

 

 

دماسنج مقاومتی سه سیمی 

 

در این آرایش به حسگر فقط دو سیم بسته شده اما دو سیم دیگر بدون هیچ اتصالی به حسگر در مجموعه دماسنج قرار داده می شود که با عبور جریان از آن سیم ها می توان یک اختلاف پتانسیل بین دو سر آن تعریف کرد و این اختلاف پتانسیل موجب کمتر شدن اثر مقاومت های سیم های رابط می شود.معمولا دو سیم ، یک مدار ولتاژ و دو سیم دیگر یک مدار جریان تشکیل می دهند و جریان یک میلی آمپر از طریق منبع تغذیه متصل شده به دماسنج به آن می رسد و افت ولتاژ در دو سر حسگر از طریق سیم های رابط دو طرف آن قابل اندازه گیری است.

 

 

 

شکل 3 - آرایش 4 سیمی یک دماسنج مقاومتی

 

آرایش 4 سیمی به مدار کالندر معروف است

 

دماسنج های مقاومتی پلاتینی

 

دماسنج های مقاومتی پلاتینی معمولا در سه نوع ساخته می شوند :

 

1-     نوع اول دماسنج های پلاتینی هستند که در دمای C o° مقاومت آنها برابر با Ω 100 است. معمولا تا 100 درجه به ازای هر درجه سلسیوس تغییر دما به اندازه Ω 4/0 مقاومت آنها تغییر می کند و به آنها دماسنج های مقاومتی pt100می گویند.

 

2-     نوع دوم دماسنج های پلاتینی هستند که در دمای C o° مقاومت آنها برابر با Ω 500 است. معمولا تا 100 درجه به ازای هر درجه  سلسیوس تغییر دما تقریبا Ω 2 مقاومت آنها تغییر می کند و به آنها دماسنج های مقاومتی pt500می گویند.

 

3-     نوع دوم دماسنج های پلاتینی هستند که در دمای C o° مقاومت آنها برابر با Ω 1000 است. معمولا تا 100 درجه به ازای  هر درجه  سلسیوس تغییر دما تقریبا  Ω 4 مقاومت آنها تغییر می کند

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[1] Standard Platinum Resistance Thermometer

 

[2]  Industrial Platinum Resistance Thermometer

 

بازدید 5242 بار