Termometry rezystancyjne

Czy termometry elektryczne można kalibrować?

Nie jest możliwa kalibracja termometrów rezystancyjnych (np. wkładów pomiarowych). Ponieważ termometry elektryczne zwykle są podłączone do przyrządu pomiarowego lub urządzenia oceniającego możliwe jest jedynie kalibrowanie całego łańcucha pomiarowego. Jednakże można wkłady pomiarowe poddawać testom typu z certyfikatem testu typu. Zastosowanie: np. termometry rezystancyjne do mierników olejów mineralnych.

Jaka działa termometr rezystancyjny?

Temperatura powoduje zmianę rezystancji elektrycznej czujnika termometru rezystancyjnego. Ponieważ rezystancja rezystorów pomiarowych, zgodnych z EN 60751 (2009-05), zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury określamy to jako PTC (dodatni współczynnik temperatury). W zastosowaniach przemysłowych zwykle stosowane są rezystory pomiarowe Pt100 lub Pt1000. Termometry oparte na EN 60751 zdefiniowane są w normie DIN 43735.

Jak duże jest dopuszczalne obciążenie drganiami czujników WIKA-Pt100?

Standardowy wkład pomiarowy firmy WIKA dopuszcza 3g (amplituda). Odpowiada to obciążeniu 6g, wartość szczytowa (peak-to-peak), zgodnie z normą DIN EN 60751 (58,86 m/s^2). W normie EN 60751 podana jest jedynie wartość szczytowa (peak-to-peak) 20-30 m/s^2 (1 g = 9,81 m/s^2). Projekt odporny na drgania jest odpowiedni do 20g wartości szczytowej (peak-to-peak). Specjalne modele do 50g wartości szczytowej (peak-to-peak) dostępne na zamówienie.
(Podane wyżej wartości odnoszą się zawsze do bezpośredniego obciążenia drganiami rezystora pomiarowego).

Jak obliczyć klasę dokładności?

Zgodnie z normą DIN EN 60751 punkt 5.1.3 tabela 3 w °C

Klasa AA ± (0,1+0,0017 * t)
Klasa A ± (0,15+0,002 * t)
Klasa B ± (0,3+0,005 * t)
Klasa C ± (0,6+0,01 * t)

Jak duży jest błąd pomiaru powodowany przez wewnętrzną rezystancję z Pt100 wbudowanym w kabel MI z wewnętrznymi drutami z Cu przy podłączeniu 2-przewodowym?

D=3 mm: 0,28 Omów/m = 0,7 K/m (błąd pomiaru)
D=6 mm: 0,1 Omów/m = 0,25 K/m (błąd pomiaru)
(D=zewnętrzna średnica kabla MI)

Jaka jest grubość ścianki powłoki kabla MI?

Większość producentów podaje minimalną grubość powłoki odpowiadającą 10% zewnętrznej średnicy kabla MI.

Co to są obwody 2-, 3- lub 4-przewodowe?

Oznaczają liczbę przewodów, za pomocą których podłączony jest rezystor pomiarowy (np. Pt100). W najprostszym podłączeniu 2-przewodowym, oporność przewodu może zafałszować wynik pomiaru, podłączeniem 3- lub 4-przewodowym można skompensować ten negatywny wpływ i poprawić dokładność pomiaru.

Co to są kable w izolacji mineralnej (MI)?

Kable w izolacji mineralnej stosowane w termometrach rezystancyjnych składają się z jednego lub więcej drutów miedzianych zanurzonych w bardzo ubitym tlenku magnezu, powleczonych osłonką i umieszonych w rurce osłony np. ze stali nierdzewnej 1.4571. W osłonach termometrycznych zamiast drutów miedzianych, stosowane są przewody odpowiednie dla typu osłony termometrycznej. Najbardziej znanym, standardowym materiałem osłony stosowanej w osłonach termometrycznych jest Inconel 2.4816.

Co to są współczynniki Callendara-van-Dusena i jak je można obliczyć?

Współczynniki Callendara-van-Dusena stosowane są do opisu funkcji wielomianowej rzeczywistej charakterystyki platynowego rezystora pomiarowego. Można je zapamiętywać w przetworniku, co powoduje zwiększenie dokładności całego łańcucha pomiarowego. Do obliczenia równania Callendara-van-Dusena w zakresie temperatury powyżej 0 °C, rezystancja w 0 °C oraz dwie inne temperatury testowe zbierane są w pomiarach porównawczych. Następnie obliczane są stałe a i b. W ujemnym zakresie temperatury konieczne jest włączenie wartości pomiarowej innej temperatury testowej w celu określenia stałej d. Można jednakże przedstawić tak samo dobrze charakterystyczną krzywą platynowego rezystora pomiarowego matematycznie stosując tylko równanie wielomianowe zgodnie z normą DIN EN 60751 ze stałymi A, B i C (również patrz karta katalogowa WIKA IN 00.17, strona 4), a także określić je obliczając z pomiaru 3 temperatur testowych (lub 4 w t < 0 ° C). Podobnie można przekształcić stałe A, B, C w stałe równania Callendara - van Dusena.

Jaki jest czas reakcji różnych wkładów pomiarowych?

Pomiar czasu reakcji jest wykonywany w przepływającej wodzie zgodnie z normą DIN EN 60751 sekcja 4.3.3 i VDI / VDE 3522.
v=0,4m/s T start = ok. 20°C T koniec = ok. 30°C
6mm 1xTyp K, izolowany: T50= 4,0 sek. T90=11,0sek.
6mm 1xTyp K, izolowany: T50= 1,0 sek. T90=2,7 sek.
6mm 1xPt100, czujnik cienkowarstwowy: T50= 8,5 sek. T90=20,5 sek.
6mm 1xPt100, czujnik ceramiczny: T50= 7,0 sek. T90=19,0 sek.

Co oznacza klasa temperaturowa?

Temperatura zapłonu jest najniższą temperaturą, w której może się zapalić łatwopalna mieszanina gazów w obecności ognia, gorącej powierzchni lub inaczej wytworzonej iskry. Gazy i opary podzielono na klasy, w których temperatura powierzchni musi zawsze być niższa od temperatury mieszaniny. (T1 > 450 °C, T2 > 300 °C, T3 > 200 °C, T4 > 135 °C, T5 > 100 °C, T6 > 85 °C).

Co oznaczają strefy w ochronie przeciwwybuchowej?

Gazy:
Strefa 0 (kategoria 1): stałe lub długotrwałe zagrożenie wybuchem
Strefa 1 (kategoria 2): sporadyczne zagrożenie wybuchem
Strefa 2 (kategoria 3): atmosfera wybuchowa występuje rzadko i jedynie przez krótki okres czasu.

Pyły:
Strefy 20, 21, 22 o tym samym znaczeniu.

Co oznacza „termistor o ujemnym współczynniku temperaturowym”?

Termistory o ujemnym współczynniku temperaturowym lepiej przewodzą prąd elektryczny w wyższych temperaturach niż w niskich. Znane są także jako rezystory NTC (ujemny współczynnik temperaturowy. Zwykle NTC są stosowane w przemyśle tworzyw sztucznych oraz spożywczym (produkcja napoi i żywności).

Co oznacza „termistor o dodatnim współczynniku temperaturowym”?

Termistory o dodatnim współczynniku temperaturowym gorzej przewodzą prąd elektryczny w wyższych temperaturach niż w niskich. Znane są także jako rezystory PTC (dodatni współczynnik temperaturowy). Zwykle PTC są stosowane w punktach pomiaru wysokiej temperatury np. w przemyśle chemicznym.

Co oznacza “Pt100”?

Pt oznacza platynę o rezystancji znamionowej wynoszącej 100 omów w temperaturze 0 °C (EN 60751).

Co oznacza oznaczenie "1/3 DIN" w termometrach rezystancyjnych?

WAŻNE: Termin 1/3 DIN, jak również 1/5 DIN i 1/10 DIN NIE są STANDARYZOWANE! W maju 2009 podczas wprowadzenia nowej normy DIN EN 60751, nie było standaryzowanej klasy dokładności lepszej od klasy A. Niektórzy producenci termometrów rezystancyjnych (łącznie z firmą WIKA) stosowali opisywane terminy w celu dostarczenia klientów termometrów o wyższej klasie dokładności niż klasa A. Początkowo stanowiło to użyteczne uzupełnienie tradycyjnego standardowego przeznaczenia, lecz po dokładniejszym zbadaniu było całkowicie nieadekwatne. Na typowe pytanie “czego dotyczy 1/3 DIN?” można odpowiedzieć: „klasy B”. Nieszczęśliwie zdefiniowanie "1/3 DIN B" powoduje, że sytuacja jest jeszcze mniej jasna. Aktualnie są dwa podejścia do dodatkowej definicji „klasy B”. 1.) Jedna ustala zwiększoną dokładność do określonego punktu temperatury: 1/3 DIN B przy 0°C 2.) druga definiuje zakres w którym ta dokładność obowiązuje: 1/3 DIN B 0°… 50 °C. Metoda opisana w pkt. 2) niesie z sobą dodatkową niepewność. Gdy jest stosowana rezystancja klasy B, jej charakterystyczna krzywa ma zdefiniowany skok. Przykładowo przy temperaturze 0 ... 50 ° C, rezystor pomiarowy klasy A będzie dawał w temperaturze około 20 °C lepszy wynik niż 1/3 DIN B. Wynik: w tym przypadku należy stosować rezystor pomiarowy klasy A. Cała ta “mglistość” prowadziła wyraźnie do wprowadzenia nowej klasy dokładności. Od maja 2009 klasa AA została uwzględniona w normie DIN EN 60751, co – teraz, gdy klasa ta jest już standaryzowana – powoduje, że opis 1/3 DIN jest zbyteczny.

Jaki ma wpływ słaba rezystancja izolacji?

Zgodnie z normą DIN EN 60751 sekcja 6.3.1 rezystancja izolacji pomiędzy każdym obwodem pomiarowym a osłoną, przy minimalnym napięciu testowym 100VDC musi być nie niższa niż 100 MOmów. Jeżeli rezystancja jest za niska występuje błąd pomiarowy powodujący wyświetlanie za niskiej temperatury. W odniesieniu do termometra rezystancyjnego (z kablem z osłoną) oznacza to, że przy rezystancji izolacji 100 KOmów na wyświetlaczu występuje błąd do 0,25 Oma, a przy 25 kOmach do 1 Oma. Wszystkie termometry rezystancyjne firmy WIKA poddawane są testowi izolacji z użyciem prądu 500 V DC i rezystancją izolacji > 1 000 MOmów, tzn. testujemy do współczynnika 50 razy wyższego od podanego w normie.

Jaki jest minimalny promień gięcia kabli MI?

W tabelach VDI/VDE 3511 karta 2 zalecany kąt krzywizny R wynosi ≥ 5 x D (D=zewnętrzna średnica kabla MI), niektórzy producenci kabli MI podają jako minimalny promień gięcia nawet ≥ 3 x D.

Jaka minimalna długość wkładu pomiarowego zalecana , w przybliżeniu, do osłon termometrycznych wieloczęściowych w celu zminimalizowania błędu rozproszenia ciepła?

W przypadku medium gazowego: 15 ... 20 x średnica końcówki osłony termometrycznej
W przypadku medium płynnego: 5 ... 10 x średnica końcówki osłony termometrycznej
W przypadku medium stałego: 3 ... 5 x średnica końcówki osłony termometrycznej
(Podane wartości standardowe obowiązują jedynie w statycznych mediach.
Przerwa pomiędzy osłoną termometryczną a wkładem pomiarowym powinna wynosić < 0,5mm).

Dlaczego przez pewien czas był podział pomiędzy klasą dokładności „rezystancji drutowej” oraz „rezystancji warstwowej” rezystorów pomiarowych Pt100?

W przeszłości nie było rozróżnienia pomiędzy dwoma podstawowymi typami rezystorów pomiarowych i ich wartościami granicznymi temperatury. Praktyka jednakże wykazała, że rezystory warstwowe (rezystory cienkowarstowe/chipset) wykazywały odchylenie od charakterystyki (nieistotne). Takie zachowanie uwzględniono w normie DIN EN 60751:2009-5 przez rozdzielenie zakresów temperatury w poszczególnych klasach dokładności.

Dlaczego obwody pomiarowe Pt100 z obniżoną klasą tolerancji A lub AA zgodnie z normą DIN EN 60751 są używane w obwodach przynajmniej 3- lub 4-przewodowych?

Podłączenie 2-przewodowe nie jest dopuszczalne w klasach A i AA zgodnie z normą DIN EN 60751, gdyż do mierzonej wartości dodawany jest wewnętrzna rezystancja przewodzenia przewodów. Przekracza zwykle podaną tolerancję termometru. Pomiar rezystancji kabla w temperaturze pokojowej i regulacja przetwornika (na przykład) jest możliwa, lecz rezystancja zależna od temperatury wewnętrznego przewodnika kabla nadal będzie dodawana do odczytu jako błąd. Wniosek: obwód 2-przewodowy nie jest odpowiedni do dokładnego pomiaru temperatury.