Pt100 термометры сопротивления: Pt100 / сенсор Pt1000 – ТОО ВИКА

Поскольку датчики Pt100 нельзя настроить для компенсации погрешностей, вам следует приобрести датчик с подходящей точностью для вашего приложения. Ошибки датчиков можно исправить в некоторых измерительных приборах с помощью определенных коэффициентов, но об этом позже.

Значения точности (допуска) различных классов точности (согласно IEC 60751:2008):

Существуют также так называемые классы точности 1/3 DIN и 1/10 DIN Pt100. Это были стандартизированные классы, например, в стандарте DIN 43760:1980-10, который был отозван в 1987 году, но они не определены в более позднем стандарте IEC 60751 или его двоюродном брате на немецком языке DIN EN 60751. Допуск этих датчиков основан на Датчик класса точности В, но фиксированная часть погрешности (0,3°С) делится на заданное число (3 или 10). Тем не менее, эти термины являются устоявшейся фразой, когда речь идет о Pt100, поэтому мы будем использовать их и здесь. Классы точности этих датчиков:

И, конечно же, производитель датчиков может производить датчики со своими собственными классами точности. Раздел 5.1.4 стандарта IEC 60751 определяет, как должны быть выражены эти специальные классы допусков.

Формулы трудно сравнивать, поэтому в таблице ниже классы точности рассчитаны в зависимости от температуры (°C): низкий допуск 0,03 °С при 0 °С, фактически лучше класса А только в узком диапазоне -40…+40 °С.

На приведенном ниже рисунке показана разница между этими классами точности:

 Обратите внимание: некоторые производители используют 1/3 и 1/10, чтобы разделить также погрешность считывания точности датчика. В этом случае эти датчики намного более точны, чем описанные ранее, где была разделена только точность при 0 °C.

Классы точности обычно используются в промышленных датчиках RTD, но когда речь идет о наиболее точных эталонных датчиках PRT (SPRT, вторичные эталоны и т. д.), эти классы точности больше не действительны. Эти датчики были сделаны как термометры, насколько это возможно, для этой цели, а не для соответствия какой-либо стандартной кривой. Это очень точные датчики с очень хорошей долговременной стабильностью и очень низким гистерезисом, но каждый датчик уникален, поэтому каждый датчик имеет немного другое соотношение температуры/сопротивления. Эти датчики не следует использовать без собственных специфических коэффициентов. Вы можете найти общие коэффициенты CvD для SPRT, но это испортит производительность, за которую вы заплатили. Если вы просто подключите вторичный датчик PRT на 100 Ом, такой как Beamex RPRT, к устройству, измеряющему стандартный датчик Pt100, вы можете получить неверный результат на несколько градусов. В некоторых случаях это не обязательно имеет значение, но в других случаях это может быть разница между лекарством и токсином.

Подводя итог: эталонные датчики PRT всегда должны использоваться с соответствующими коэффициентами.

Как упоминалось ранее, датчики RTD нельзя «настроить» для правильного измерения. Вместо этого необходимо выполнить коррекцию в устройстве (например, калибраторе температуры), которое используется для измерения датчика RTD.

Для того, чтобы узнать коэффициенты, датчик должен быть сначала очень точно откалиброван. Калибровка обеспечивает коэффициенты для желаемого уравнения, которые можно использовать для представления характеристического отношения сопротивления/температуры датчика. Использование коэффициентов скорректирует измерения датчика и обеспечит точность измерений. Существует несколько различных уравнений и коэффициентов для расчета сопротивления датчика температуре. Это, вероятно, самые распространенные:

• В конце 19 ^го  века Каллендар ввел простое квадратное уравнение, которое описывает поведение сопротивления/температуры платины. Позже ван Дузен выяснил, что ниже нуля нужен дополнительный коэффициент. Оно известно как уравнение Каллендара-Ван Дузена (CvD). Датчики alpha 385 часто не уступают ITS-90, особенно когда диапазон температур не очень широк. Если в вашем сертификате указаны коэффициенты R ₀ , A, B, C, это коэффициенты для уравнения CvD стандартной формы IEC 60751. Коэффициент C используется только при температуре ниже 0 °C, поэтому он может отсутствовать, если датчик не был откалиброван при температуре ниже 0 °C. Коэффициенты также могут быть R ₀ , α, δ и β. Они соответствуют исторически используемой форме уравнения CvD, которая используется до сих пор. Несмотря на то, что по сути это одно и то же уравнение, их письменная форма и коэффициенты различны.

• ITS-90 — это температурная шкала, а не эталон. Уравнение Каллендара-Ван Дузена было основой предыдущих шкал 1927, 1948 и 1968 годов, но ITS-90 привнесла существенно другую математику. Функции ITS-90 должны использоваться при реализации температурной шкалы с использованием SRPT, но многие PRT с более низким альфа-каналом также выигрывают от этого по сравнению с CvD, особенно когда диапазон температур широк (охватывает сотни градусов). Если в вашем сертификате указаны такие коэффициенты, как RTPW или R(0,01), a4, b4, a7, b7, c7, они являются коэффициентами для ITS-9.0 функций отклонения. В документе ITS-90 не указаны числовые обозначения для коэффициентов или поддиапазонов. Они представлены в Техническом примечании NIST 1265 «Руководство по реализации Международной температурной шкалы 1990 года» и получили широкое распространение. Количество коэффициентов может варьироваться, а поддиапазоны пронумерованы от 1 до 11.
  • RTPW, R(0,01 °C) или R(273,16 K) — сопротивление датчика в тройной точке воды 0,01 °C
  • a4 и b4 — коэффициенты ниже нуля, также может быть _bz  и b _bz  значит «ниже нуля», или просто a и b
  • a7, b7 и c7 являются коэффициентами выше нуля, также могут быть выше нуля», или a, b и c

• Если ваш датчик термисторный, у вас может быть сертификат коэффициентов Steinhart-Hart по уравнениям. Термисторы сильно нелинейны, и уравнение логарифмическое. Уравнение Стейнхарта-Харта широко заменило более раннее бета-уравнение. Обычно это коэффициенты А, В и С, но может быть и коэффициент D или другие, в зависимости от варианта уравнения. Коэффициенты обычно публикуются производителями, но их также можно подобрать.

Определение коэффициентов датчика 

Когда датчик Pt100 отправляется в лабораторию для калибровки и настройки, необходимо правильно выбрать точки калибровки. Всегда требуется точка 0 °C или 0,01 °C. Само значение необходимо для настройки, но обычно точка льда (0 °C) или тройная точка водяных ячеек (0,01 °C) используются для контроля стабильности датчика и измеряются несколько раз во время калибровки. Минимальное количество точек калибровки такое же, как и количество коэффициентов, которые должны быть подобраны. Например, для штуцера ИТС-90 коэффициентов a4 и b4 ниже нуля, для решения двух неизвестных коэффициентов необходимы как минимум две известные отрицательные точки калибровки. Если поведение датчика хорошо известно лаборатории, в этом случае может быть достаточно двух точек. Тем не менее, рекомендуется измерять больше точек, чем это абсолютно необходимо, потому что нет другого способа, с помощью которого сертификат мог бы указать, как датчик ведет себя между точками калибровки. Например, подгонка CvD для широкого диапазона температур может выглядеть хорошо, если у вас только две или три точки калибровки выше нуля, но может быть систематическая остаточная ошибка в несколько сотых градуса между точками калибровки, которую вы вообще не увидите. . Это также объясняет, почему вы можете найти разные погрешности калибровки для CvD и ITS-9.0 для одного и того же датчика и точно таких же точек калибровки. Неопределенности измеренных точек не отличаются, но к общей неопределенности обычно добавляются остаточные погрешности различных подгонок.

Загрузите бесплатный информационный документ

Загрузите наш бесплатный информационный документ о датчиках температуры Pt100, щелкнув изображение ниже:

Другие сообщения в блогах, связанные с температурой

вы можете найти эти другие сообщения в блоге интересными:

• Термопары холодная (эталонная) Компенсация соединения
• температурные единицы и температурная единица. Преобразователь температуры RTD HART
• Погрешность измерения: Погрешность калибровки для манекенов — Часть 1

Продукты для калибровки температуры Beamex

Ознакомьтесь с новым калибратором температуры Beamex MC6-T. Идеальный инструмент для калибровки датчика Pt100 и многого другого. Нажмите на картинку ниже, чтобы узнать больше:

Пожалуйста, проверьте, какие другие продукты для калибровки температуры предлагает Beamex, нажав кнопку ниже:

И, наконец, спасибо, Тони!

И, наконец, отдельное спасибо  Г-н Тони Алатало , руководитель нашей аккредитованной лаборатории калибровки температуры на заводе Beamex. Тони предоставил много помощи и подробной информации для этого сообщения в блоге.

Наконец-то подписывайтесь!

Если вам нравятся эти статьи, подпишитесь на этот блог, введя свой адрес электронной почты в поле «Подписаться» в правом верхнем углу страницы. Вы будете уведомлены по электронной почте, когда появятся новые статьи.

Знакомство с датчиками температуры Pt100 RTD

Что такое датчики температуры RTD?

Термометры сопротивления или датчики температуры сопротивления — это датчики температуры, содержащие резистор, который изменяет значение сопротивления при изменении температуры. Наиболее популярным RTD является Pt100. Они уже много лет используются для измерения температуры в лабораторных и промышленных процессах и зарекомендовали себя благодаря точности, воспроизводимости и стабильности.

Большинство элементов RTD состоят из отрезка тонкой намотанной проволоки, намотанной на керамический или стеклянный сердечник. Элемент обычно довольно хрупкий, поэтому его часто помещают внутрь зонда с оболочкой для его защиты. Элемент RTD изготовлен из чистого материала, устойчивость которого при различных температурах подтверждена документально. Материал имеет предсказуемое изменение сопротивления при изменении температуры; именно это предсказуемое изменение используется для определения температуры.

pt100 — один из самых точных датчиков температуры. Он не только обеспечивает хорошую точность, но и превосходную стабильность и воспроизводимость. Большинство стандартных датчиков OMEGA pt100 соответствуют классу B DIN-IEC. Кроме того, датчики Pt100 относительно невосприимчивы к электрическим помехам и поэтому хорошо подходят для измерения температуры в промышленных условиях, особенно вблизи двигателей, генераторов и другого высоковольтного оборудования.

Стандарты RTD

Существует два стандарта для термометров сопротивления Pt100: европейский стандарт, также известный как стандарт DIN или IEC (Таблица зависимости температуры и сопротивления RTD) и американский стандарт (Таблица зависимости температуры RTD от сопротивления). Европейский стандарт считается мировым стандартом для платиновых термометров сопротивления. Этот стандарт, DIN/IEC 60751 (или просто IEC751), требует, чтобы RTD имел электрическое сопротивление 100,00 Ом при 0°C и температурный коэффициент сопротивления (TCR) 0,00385 O/O/°C в диапазоне от 0 до 100°C. С.

В стандарте DIN/IEC751 указаны два допуска сопротивления:
Класс A = ±(0,15 + 0,002*t)°C или 100,00 ±0,06 O при 0°C
Класс B = ±(0,3 + 0,005*t)°C или 100,00 ±0,12 O при 0°C

В промышленности используются два допуска сопротивления:
1/3 DIN = ±1/3* (0,3 + 0,005*t)°C или 100,00 ±0,10 O при 0°C
1/10 DIN = ±1 /10* (0,3 + 0,005*t)°C или 100,00 ±0,03 O при 0°C

Узнайте больше об этих формулах здесь. Чем больше допуск элемента, тем больше датчик будет отклоняться от обобщенной кривой и тем больше будет отклонение от датчика к датчику (взаимозаменяемость).

Какие типы RTD доступны?

Резистивные датчики температуры (RTD), доступные сегодня, обычно можно отнести к одному из двух основных типов RTD, в зависимости от того, как сконструирован их чувствительный к температуре элемент. Один тип RTD содержит тонкопленочные элементы, а другой тип RTD содержит проволочные элементы. Каждый тип лучше всего подходит для использования в определенных средах и приложениях. Изобретение термометра сопротивления стало возможным благодаря открытию того, что проводимость металлов предсказуемо уменьшается с повышением их температуры. Первый в мире термометр сопротивления был собран из изолированного медного провода, батареи и гальванометра в 1860 году. Однако его изобретатель Ч. В. Сименс вскоре обнаружил, что платиновый элемент дает более точные показания в гораздо более широком диапазоне температур. Сегодня платина остается наиболее часто используемым материалом для измерения температуры с использованием чувствительных элементов RTD.

Узнать больше

Разница между 2, 3 и 4 проводами

Потому что каждый элемент Pt100 в цепи, содержащей чувствительный элемент, включая провода, разъемы и сам измерительный прибор, вносит в цепь дополнительное сопротивление.

От того, как сконфигурирована цепь, зависит, насколько точно можно рассчитать сопротивление датчика и насколько показания температуры могут быть искажены посторонним сопротивлением в цепи. Поскольку подводящий провод, используемый между резистивным элементом и измерительным прибором, сам имеет сопротивление, мы также должны предусмотреть средства компенсации этой неточности.

Существует три типа конфигураций проводов: 2-проводная, 3-проводная и 4-проводная, которые обычно используются в цепях датчиков RTD. Возможна также двухпроводная конфигурация с компенсирующей петлей.

Узнать больше

Pt100 против Pt1000

RTD PT100, который является наиболее часто используемым датчиком RTD, сделан из платины (PT), и его значение сопротивления при 0°C составляет 100 Ом. Напротив, датчик PT1000, также изготовленный из платины, имеет значение сопротивления 1000 О при 0°С.

Термометры сопротивления Pt100 и Pt1000 доступны с одинаковым диапазоном допусков, и оба могут иметь одинаковые температурные коэффициенты, в зависимости от чистоты платины, используемой в датчике. При сравнении Pt100 и Pt1000 с точки зрения сопротивления имейте в виду, что показания сопротивления для Pt1000 будут в десять раз выше, чем показания сопротивления для Pt100 при той же температуре. В большинстве приложений Pt100 и Pt1000 могут использоваться взаимозаменяемо в зависимости от используемого прибора. В некоторых случаях Pt1000 будет работать лучше и точнее.

Узнать больше

История происхождения RTD

В том же году, когда Зеебек открыл термоэлектричество, сэр Хамфри Дэви объявил, что удельное сопротивление металлов сильно зависит от температуры. Пятьдесят лет спустя сэр Уильям Сименс предложил использовать платину в качестве элемента термометра сопротивления. Его выбор оказался наиболее удачным, так как платина по сей день используется в качестве основного элемента во всех высокоточных термометрах сопротивления. Фактически, платиновый датчик температуры сопротивления, или RTD Pt100, сегодня используется в качестве эталона интерполяции от точки кислорода (-182,96°С) до сурьмяной точки (630,74°С).

Платина особенно подходит для этой цели, так как она может выдерживать высокие температуры, сохраняя при этом превосходную стабильность. Как благородный металл, он проявляет ограниченную восприимчивость к загрязнению.

Конструкция классического термометра сопротивления (RTD) с использованием платины была предложена C.H. Мейерсом в 1932 году. Он намотал спиральную катушку из платины на скрещенную слюдяную ткань и установил сборку внутри стеклянной трубки. Эта конструкция сводит к минимуму нагрузку на провод при максимальном сопротивлении.

Meyers RTD Конструкция Несмотря на то, что эта конструкция обеспечивает очень стабильный элемент, тепловой контакт между платиной и измеряемой точкой довольно плохой. Это приводит к медленному времени теплового отклика. Хрупкость конструкции ограничивает ее использование сегодня в первую очередь лабораторным стандартом.

Изменения сопротивления деформации с течением времени и температуры, таким образом, сведены к минимуму, а птичья клетка становится окончательным лабораторным стандартом. Из-за неподдерживаемой конструкции и последующей чувствительности к вибрации эта конфигурация все еще слишком хрупкая для промышленных условий.

Более прочный метод изготовления – бифилярная намотка на стеклянную или керамическую бобину. Бифилярная обмотка уменьшает эффективную замкнутую площадь катушки, чтобы свести к минимуму магнитное воздействие и связанный с ним шум. После того, как проволока намотана на бобину, сборка герметизируется покрытием из расплавленного стекла. Процесс герметизации гарантирует, что RTD сохранит свою целостность при сильной вибрации, но также ограничивает расширение платинового металла при высоких температурах. Если коэффициенты расширения платины и катушки полностью не совпадают, при изменении температуры на проволоку будет воздействовать напряжение, что приведет к изменению сопротивления, вызванному деформацией. Это может привести к необратимому изменению сопротивления провода.

Существуют частично поддерживаемые версии RTD, которые предлагают компромисс между подходом «птичья клетка» и герметичной спиралью. В одном из таких подходов используется платиновая спираль, продетая через керамический цилиндр и прикрепленная через стеклянную фритту. Эти устройства сохранят превосходную стабильность в условиях умеренной вибрации.

RTD против термопар

RTD против термопары или термистора Каждый тип датчика температуры имеет определенный набор условий, для которых он лучше всего подходит. RTD имеют ряд преимуществ:

• Широкий диапазон температур (примерно от -200 до 850°C)/li>
• Хорошая точность (лучше, чем у термопар)/li>
• Хорошая взаимозаменяемость/li>
• Долговременная стабильность

Термометры сопротивления, работающие в диапазоне температур до 850°C, могут использоваться во всех промышленных процессах, кроме высокотемпературных. При изготовлении из таких металлов, как платина, они очень стабильны и не подвержены коррозии или окислению. Другие материалы, такие как никель, медь и никель-железный сплав, также использовались для RTD. Однако эти материалы обычно не используются, так как они могут работать при более низких температурах и не так стабильны или воспроизводимы, как платина.

Узнать больше

RTD против термисторов

И термисторы, и резистивные датчики температуры (RTD) представляют собой типы резисторов, значения сопротивления которых предсказуемо изменяются при изменении их температуры.