sự khác biệt giữa nhiệt cặp, nhiệt điện và rtd

khái niệm nhiệt độ

từ quan điểm vật lý, nhiệt là một thước đo năng lượng chứa trong cơ thể do chuyển động bất thường của các phân tử hoặc nguyên tử của nó. giống như bóng tennis có nhiều năng lượng hơn với tốc độ tăng lên, năng lượng bên trong của cơ thể hoặc khí tăng lên khi nhiệt độ tăng lên. nhiệt độ là một biến thể cùng với các thông số khác như khối

thước đo cơ bản của nhiệt độ là độ Kelvin. ở 0 ° k (elvin), mọi phân tử trong cơ thể đang nghỉ ngơi và không còn nhiệt. do đó, không có khả năng nhiệt độ âm vì không có trạng thái năng lượng thấp hơn.

trong sử dụng hàng ngày, thực hành thông thường là sử dụng độ Centigrade (trước đây là độ Centigrade). điểm không của nó là ở điểm đóng băng của nước, có thể dễ dàng tái tạo trong thực tế. bây giờ 0 ° C không phải là nhiệt độ thấp nhất, bởi vì mọi người đều biết từ kinh nghiệm. bằng cách mở rộng thang độ

con người có khả năng đo nhiệt độ thông qua các giác quan của mình trong một phạm vi giới hạn. tuy nhiên, ông không thể tái tạo chính xác các phép đo định lượng. hình thức đo nhiệt độ định lượng đầu tiên được phát triển ở Florence vào đầu thế kỷ 17 và dựa trên sự mở rộng của rượu. đo lường dựa trên nhiệt độ cao nhất vào mùa hè

nhiệt độ đo điện

đo nhiệt độ là quan trọng trong nhiều ứng dụng, chẳng hạn như kiểm soát tòa nhà, chế biến thực phẩm, và sản xuất thép và các sản phẩm hóa dầu. những ứng dụng rất khác nhau này đòi hỏi cảm biến nhiệt độ với cấu trúc vật lý khác nhau và thường là công nghệ khác nhau

trong các ứng dụng công nghiệp và thương mại, các điểm đo thường nằm cách xa các điểm chỉ định hoặc điều khiển. xử lý thêm các phép đo thường được yêu cầu trong bộ điều khiển, máy ghi hoặc máy tính. các ứng dụng này không phù hợp với chỉ định trực tiếp của nhiệt kế vì chúng ta biết chúng từ việc sử dụng hàng ngày, nhưng cần chuyển đổi nhiệt

rtd áp dụng đặc điểm của điện trở kim loại thay đổi theo nhiệt độ. chúng là các cảm biến hệ số nhiệt độ dương (ptc) có điện trở tăng theo nhiệt độ. Các kim loại chính được sử dụng là bạch kim và niken. Các cảm biến được sử dụng rộng rãi nhất là 100 ohm hoặc 1000 ohm rtds hoặc nhiệt kế điện

rtd là cảm biến chính xác nhất cho các ứng dụng công nghiệp và cũng cung cấp sự ổn định lâu dài tốt nhất. Giá trị đại diện của độ chính xác kháng platinum là + 0,5% nhiệt độ đo. sau một năm, có thể có sự thay đổi + 0,05 ° c thông qua lão hóa. nhiệt kế kháng platinum có phạm vi nhiệt độ từ

thay đổi kháng với nhiệt độ

tính dẫn của kim loại phụ thuộc vào tính di động của các electron dẫn điện. nếu áp dụng điện áp vào đầu dây, các electron di chuyển đến cực dương. các khiếm khuyết trong lưới can thiệp vào chuyển động này. chúng bao gồm các nguyên tử lưới bên ngoài hoặc thiếu, các nguyên tử ở ranh giới hạt và giữa các vị trí lưới. vì

bạch kim đã được chấp nhận rộng rãi trong đo lường công nghiệp. những lợi thế của nó bao gồm sự ổn định hóa học, chế tạo tương đối dễ dàng (đặc biệt là cho sản xuất dây), khả năng thu được nó ở dạng tinh khiết cao và tính chất điện tái tạo. những đặc điểm này làm cho cảm biến điện dung kháng bạch kim là

Nhiệt biến được làm từ một số oxit kim loại và sức đề kháng của chúng giảm theo nhiệt độ tăng. vì đặc điểm kháng giảm theo nhiệt độ tăng, nó được gọi là cảm biến hệ số nhiệt độ âm (ntc).

do bản chất của quá trình cơ bản, số lượng electron dẫn tăng theo cấp số nhân với nhiệt độ; do đó, đặc điểm cho thấy sự gia tăng mạnh. tính không tuyến tính rõ ràng này là một nhược điểm của các điện trở ntc và giới hạn phạm vi nhiệt độ hiệu quả của nó khoảng 100 ° C. Tất nhiên, chúng có thể được tuyến tính

cơ sở của nhiệt cặp là kết nối giữa hai kim loại khác nhau, nhiệt điện. điện áp được tạo ra bởi nhiệt cặp và rtd tăng theo nhiệt độ. so với nhiệt kế kháng, chúng có giới hạn nhiệt độ trên cao hơn, với lợi thế đáng kể là vài ngàn độ C. Tính ổn định lâu dài của chúng hơi kém (nhiều độ sau một

hiệu ứng nhiệt điện

khi hai kim loại được kết nối với nhau, điện áp nhiệt được tạo ra do năng lượng liên kết khác nhau của các electron và ion kim loại. điện áp phụ thuộc vào kim loại và nhiệt độ. để điện áp nhiệt này tạo ra dòng điện, hai kim loại tất nhiên phải được kết nối với nhau ở đầu kia để tạo thành một mạch kín. theo cách này,

nếu có cùng nhiệt độ ở cả hai điểm giao, không có dòng chảy bởi vì áp suất một phần được tạo ra ở hai điểm hủy bỏ nhau. khi nhiệt độ ở điểm giao khác nhau, điện áp được tạo ra là khác nhau và dòng chảy khác nhau. do đó, nhiệt cặp chỉ có thể đo sự khác biệt nhiệt độ.

điểm đo là một khớp nối tiếp xúc với nhiệt độ đo. khớp nối tham chiếu là một khớp nối ở nhiệt độ được biết. vì nhiệt độ được biết thường thấp hơn nhiệt độ đo, khớp nối tham chiếu thường được gọi là khớp nối lạnh. để tính nhiệt độ thực tế của điểm đo, nhiệt độ cuối lạnh phải được biết.

Các dụng cụ cũ sử dụng hộp nối điều khiển nhiệt tĩnh để điều khiển nhiệt độ nối lạnh ở các giá trị đã biết như 50 °C. Các dụng cụ hiện đại sử dụng rtd màng mỏng ở đầu lạnh để xác định nhiệt độ của nó và tính nhiệt độ của điểm đo.

điện áp được tạo ra bởi hiệu ứng nhiệt điện rất nhỏ và chỉ là một vài microvolts mỗi độ C. do đó, nhiệt đôi thường không được sử dụng trong phạm vi 30 đến + 50 ° C, vì sự khác biệt giữa nhiệt độ nối tham chiếu và nhiệt độ nối tham chiếu quá nhỏ để tạo ra tín hiệu không can thiệp.

dây cáp rtd

trong nhiệt kế kháng, kháng thể thay đổi theo nhiệt độ. để đánh giá tín hiệu đầu ra, một dòng điện không đổi đi qua nó và giảm điện áp qua nó được đo. cho sự giảm điện áp này, luật Ohm được tuân thủ, v = ir.

dòng điện đo phải nhỏ nhất có thể để tránh cảm biến nóng lên. có thể coi rằng dòng điện đo 1ma sẽ không đưa ra bất kỳ lỗi rõ ràng nào. dòng điện tạo ra một sự sụt giảm điện áp 0,1v trong pt 100 ở 0 °C. Điện áp tín hiệu này bây giờ phải được truyền qua cáp kết nối đến điểm chỉ báo hoặc điểm

Vòng mạch 2 dây

một cáp 2 lõi được sử dụng để kết nối giữa nhiệt kế và điện tử đánh giá. giống như bất kỳ dây dẫn điện nào khác, cáp có điện trở theo chuỗi với nhiệt kế điện trở. kết quả là hai điện trở được thêm vào với nhau và điện tử giải thích nó như sự gia tăng nhiệt độ. cho khoảng cách dài hơn, điện trở đường có thể

Vòng mạch 3 dây

để giảm thiểu ảnh hưởng của điện trở đường dây và biến động của nó với nhiệt độ, một mạch ba dây thường được sử dụng. nó bao gồm chạy thêm dây trên một trong những liên lạc của rtd. điều này dẫn đến hai mạch đo, một trong số đó được sử dụng như một tham chiếu. mạch 3 dây có thể bù đắp điện trở đường dây về số

Vòng mạch 4 dây

hình thức kết nối tốt nhất của nhiệt kế kháng là mạch 4-cáp. đo không phụ thuộc vào điện trở đường dây hoặc thay đổi nhiệt độ. không cần cân bằng đường dây. nhiệt kế cung cấp điện đo thông qua kết nối điện. sự sụt giảm điện áp trên đường đo được đường đo thu nhận. nếu điện trở đầu vào của thiết bị điện tử lớn hơn nhiều

Máy phát 2 dây

bằng cách sử dụng một máy phát 2 dây thay vì một cáp đa dây, vấn đề của một mạch 2 dây như được mô tả ở trên có thể tránh được. máy phát chuyển tín hiệu cảm biến thành tín hiệu điện bình thường 4-20ma, tương ứng với nhiệt độ. nguồn điện cho máy phát cũng hoạt động thông qua hai kết nối tương tự, sử dụng dòng điện

dây dẫn nhiệt điện

Kháng của nhiệt điện thường lớn hơn nhiều thứ bậc so với bất kỳ dây chì nào. do đó, ảnh hưởng của điện điện chống chì đối với các phép đọc nhiệt độ là không đáng kể, trong khi nhiệt điện hầu như luôn được kết nối trong cấu hình 2 dây.

dây dẫn nhiệt cặp

Không giống như rtds và nhiệt điện, nhiệt cặp có chân dương và âm, vì vậy cực phải được quan sát. chúng có thể được kết nối trực tiếp với máy phát 2 dây địa phương và dây đồng có thể được đưa trở lại thiết bị thu. nếu thiết bị thu có thể nhận đầu vào nhiệt cặp trực tiếp, cùng một dây nhiệt cặp hoặc dây mở rộng nhiệt