Un termosensore PT100 è lineare?
Come fornitore di termosensori PT100, incontro spesso domande dai clienti per quanto riguarda la linearità di questi sensori. Comprendere la linearità di un termosensore PT100 è cruciale per varie applicazioni, in quanto influisce direttamente sull'accuratezza e l'affidabilità delle misurazioni della temperatura. In questo post sul blog, approfondirò se un termosensore PT100 sia lineare, esplorando i principi alla base del suo funzionamento, fattori che influenzano la linearità e considerazioni pratiche per gli utenti.
Principi di termosensori PT100
Prima di discutere la linearità, è essenziale capire come funzionano i termosensori PT100. Un termosensore PT100 è un tipo di rilevatore di temperatura di resistenza (RTD) che utilizza il platino come elemento di rilevamento. Il platino ha diverse proprietà desiderabili per il rilevamento della temperatura, tra cui elevata stabilità, eccellente ripetibilità e una relazione relativamente lineare tra resistenza e temperatura su un ampio intervallo.
La resistenza di un termosensore PT100 cambia con la temperatura in base a un'equazione ben definita. La funzione di riferimento più comune per i sensori PT100 è l'equazione Callendar - Van Dusen:
[R_t = r_0 (1+ a t+ bt^2+ c (t - 100) t^3)]
dove (r_t) è la resistenza a temperatura (t) (in ° C), (r_0) è la resistenza a 0 ° C (che è 100 Ω per un sensore Pt100), (a = 3.9083 \ tempeS10^{-3} \ ° C^{-1}), (b = -5.775 \ times10^{-7} \} \}) (C = -4.183 \ Times10^{-12} \ ° C^{-4}) per temperature inferiori a 0 ° C. Per temperature superiori a 0 ° C, il termine (c) è impostato su zero.
Linearità di termosensori PT100
In un intervallo di temperatura limitato, un termosensore PT100 può essere considerato approssimativamente lineare. L'approssimazione lineare della relazione di resistenza - è data da:
[R_t \ approssimativo r_0 (1+ \ alpha t)]
dove (\ alfa) è il coefficiente di temperatura di resistenza (TCR). Per il platino, il TCR è approssimativamente (0,00385 \ ω/ω/° C). Questa approssimazione lineare è valida per intervalli di temperatura relativamente piccoli attorno a una temperatura di riferimento.
Tuttavia, quando si considera un intervallo di temperatura più ampio, i termini non lineari nell'equazione di Callendar - Van Dusen diventano significativi. Ad esempio, nelle applicazioni industriali in cui l'intervallo di temperatura può estendersi da - 200 ° C a +850 ° C, non è possibile ignorare la non linearità del termosensore PT100.
Il grado di non linearità è in genere specificato dal produttore in termini di deviazione massima dall'approssimazione lineare su un determinato intervallo di temperatura. Questa deviazione è spesso espressa in percentuale della produzione in scala intera o in gradi Celsius.
Fattori che influenzano la linearità
Diversi fattori possono influire sulla linearità di un termosensore PT100:
1. Intervallo di temperatura
Come accennato in precedenza, la non linearità di un termosensore PT100 aumenta con la larghezza dell'intervallo di temperatura. I termini di ordine più elevati nell'equazione di Callendar - Van Dusen diventano più significativi a temperature estreme, causando la discrezione della relazione di resistenza effettiva - la temperatura dall'approssimazione lineare.
2. Tolleranze di produzione
La qualità del materiale platino e il processo di produzione possono anche avere un impatto sulla linearità. Variazioni nella purezza del platino, la struttura dell'elemento di rilevamento e il processo di calibrazione possono introdurre piccole deviazioni dalla relazione di resistenza ideale - temperatura.
3. Self - riscaldamento
Quando una corrente viene fatta passare attraverso il termosensore PT100 per misurarne la resistenza, il sensore dissipa la potenza e si riscalda. Questo effetto di auto -riscaldamento può causare il sensore a leggere una temperatura più elevata rispetto alla temperatura ambiente effettiva e può anche influire sulla linearità del sensore, specialmente a correnti più elevate.
Considerazioni pratiche per gli utenti
Quando si utilizza un termosensore PT100, è importante tenere conto della sua non linearità per garantire misurazioni di temperatura accurate. Ecco alcuni consigli pratici:
1. Calibrazione
La calibrazione regolare è essenziale per correggere eventuali tolleranze di non linearità e produzione. La calibrazione prevede il confronto dell'uscita del sensore con una temperatura di riferimento nota e la regolazione del sistema di misurazione di conseguenza.
2. Selezione dell'intervallo di temperatura
Scegli un termosensore PT100 con un intervallo di temperatura appropriato per l'applicazione. Se possibile, limitare l'intervallo di temperatura per ridurre al minimo la non linearità. Ad esempio, se l'applicazione richiede solo misurazioni di temperatura tra 0 ° C e 100 ° C, un sensore specificato per questo intervallo avrà una linearità migliore rispetto a un sensore progettato per un intervallo più ampio.
3. Misurazione di corrente bassa
Per ridurre al minimo gli effetti di auto -riscaldamento, utilizzare una tecnica di misurazione a bassa corrente. La maggior parte dei moderni strumenti di misurazione della temperatura sono progettati per applicare una corrente molto piccola al termosensore PT100 per ridurre la dissipazione della potenza.
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Conclusione
In conclusione, mentre un termosensore PT100 può essere considerato approssimativamente lineare su un intervallo di temperatura limitato, presenta un comportamento non lineare su un intervallo più ampio. Comprendere i principi alla base del suo funzionamento, i fattori che influenzano la linearità e le considerazioni pratiche per l'uso sono essenziali per una misurazione accurata della temperatura.
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Riferimenti
- Callendar, HL (1887). Sulla misurazione pratica della temperatura. Rivista filosofica, 24 (147), 1-19.
- Van Dusen, GK (1911). Una nuova formula per la relazione tra resistenza e temperatura per i termometri del platino. BUREAU OF ASSERDARD BOLLETIN, 7 (4), 431 - 443.
- Commissione elettrotecnica internazionale (IEC). (2005). IEC 60751: termometri industriali di resistenza al platino e sensori di temperatura del platino.
