Platina vastustin termometri

Määritelmä

Platina termistä (PTR), joka tunnetaan myös nimellä platina vastuslämpömittari (PRT), käyttää platinaa mittausmateriaalina lämpötilan mittaamiseen. Toimintaperiaate perustuu siihen, että platinan sähköinen vastus muuttuu ennustettavasti lämpötilan muutosten mukaan. Tämäntyyppinen lämpömittari pystyy mittamaan lämpötiloja laajalla alueella, -200°C:sta 1200°C:een.

Platina on inertti metalli, jolla on erinomainen muovautuvuus, mikä mahdollistaa sen vetämisen ohuiksi ja tasaisiksi nauhoiksi. Nämä ainutlaatuiset ominaisuudet – kemiallinen vakaus ja johdonmukainen vastus-lämpötilasuhteisuus – tekevät platinaa ideaaliseksi valinnaksi lämpömittarin sensoritekijänä, varmistamalla luotettavat ja tarkat lämpötilamittaukset monissa sovelluksissa.

Kuinka platina vastuslämpömittarit toimivat

Platinan vastus noudattaa melko lineaarista suhdetta lämpötilaan, mikä on perustavanlaatuinen ominaisuus tarkkaa lämpötilamittausta varten. Vastusarvon määrittämiseksi platinaelementtiin ohjataan vaihtojännite tai suora jännite. Kun virta kulkee, metalliin aiheutuu jännitetön pudotus, jota voidaan mitata tarkasti volttimetrillä. Käyttämällä etukäteen määriteltyä kalibrointiyhtälöä mittaustuloksesta lasketaan vastaava lämpötilaarvo, mikä mahdollistaa tarkan lämpötilan määrittämisen.

Platina vastuslämpömittarien rakennus

Alla oleva kaavio havainnollistaa tyypillisen platina vastuslämpömittarin rakennetta. Mittarin ytimessä platina anturi on kunnianhimoisesti suojattuna lasipulloon tai Pyrexiin. Nämä materiaalit tarjoavat lämpövakauden ja sähköisen eristyksen, suojellen anturin eheyttä. Lisäksi pintakerroksena levitetty eristyskerros lasipussin pinnalle parantaa lämpömittarin toimintaa, edistäen tarkkaa ja johdonmukaista lämpötilan mittaamista.

Platina vastuslämpömittarien (PTR) rakennusrakenne

PTR:ssä kaksirivinen platinajyvä on pyöräytetty mika-levylle. Tämä kaksoisjyväkonfiguraatio minimoi vaihtovirta aiheuttamat induktiiviset vaikutukset, varmistamalla mittausarkkuuden. Mika-levy, toimien sähköisenä eristyneenä, on sijoitettu putken päihin turvaamaan kyynelma ja estämään lyhytkierreitä.

Eboniitikansi sulkee putken avoimen pään, tarjoten mekaanista vakautta ja eristystä. Platinajyvän päätepisteet ovat yhdistetty paksuihin kuparisuuntimiin, jotka puolestaan liittyvät AB:n merkityisiin pisteisiin eboniitikannessa. Kompensoivaan johtoon (CD:n merkityt) liittyvät samankokoiset kuparijohtimet yläpuolisen terminaalin yhteydessä, mikä poistaa virheitä johtojen vastuksen vuoksi, olennainen ominaisuus korkean tarkkuuden sovelluksissa.

Teollinen PTR-suunnitelma

Alla oleva kuva esittää teollista platina vastuslämpömittaria. Tässä platina anturi on suojattu ruostumatonta teräsputkea vai lasia/keraamista peitettä. Tämä kaksitasoinen suojaus tarjoaa kaksi keskeistä etua:

• Mekaaninen vahvuus: Robustit kotelot suojavat haurasta platinajyvää fyysiseltä vahingolta räjähtävissä teollisuusympäristöissä.

• Kemiallinen vastustuskyky: Lasia tai keraamista peite suojaavat anturia korroosioherkiltä aineilta, varmistamalla pitkäaikaisen luotettavuuden ja tarkkuuden kemiallisesti aggressiivisissa ympäristöissä.

Tämä suunnitelma tasapainottaa kestävyyden ja mittausarkkuuden, mikä tekee platina vastuslämpömittareista sopivia sovelluksiin, jotka ulottuvat laboratoriotutkimuksesta korkean lämpötilan teollisprosesseihin.

Platina vastuslämpömittareiden etuja

• Käytön helpomuus: Lämpötilan mittaaminen platina vastuslämpömittarilla on yksinkertaisempaa verrattuna kaasulämpömittareihin, vaativan vähemmän monimutkaista asennusta ja huoltoa.

• Korkea tarkkuus: Lämpömittari tarjoaa erittäin tarkkoja lämpötilaluetteloita, mikä tekee siitä sopivan sovelluksissa, jotka vaativat tarkkuutta, kuten kalibrointilaboratorioissa tai teollisessa laadunvalvonnassa.
  

• Laaja lämpötila-alue: Se toimii tehokkaasti laajalla lämpötila-alueella, -200°C:sta 1200°C:een, mukailemalla monipuolisia ympäristöjä kryogeenisistä korkean lämpötilan asetuksiin.
  

• Herkkyys: Lämpömittari osoittaa erinomaista herkkyyttä pienille lämpötilamuutoksille, varmistamalla luotettavan havaitsemisen jopa pieniä fluktuazioita.
  

• Toistettavuus: Platinaa vastustus-lämpötilasuhteisuus on erittäin johdonmukainen. Tietylle lämpötilalle platina näyttää aina samaa vastusarvoa, varmistamalla toistettavat mittaukset.

Platina vastuslämpömittareiden haitat

• Hidas vastausaika: Lämpömittarilla on suhteellisen hidasta vastaus nopeisiin lämpötilamuutoksiin, mikä rajoittaa sen soveltuvuuden sovelluksiin, jotka vaativat reaaliaikaisen seurannan nopeisiin dynamiikoihin.

• Ylärajan rajoitukset:

• Vaikka platinalle on korkea sulamispiste (~1768°C), pitkäaikainen altistuminen yli 1200°C:een aiheuttaa metallin hitaasti höyryttymään, kompromisoimalla anturin eheyttä ja tarkkuutta ajan myötä.

• Tämä rajoittaa sen käyttöä äärimmäisen korkean lämpötilan ympäristöissä sen suositellun toiminta-alueen ulkopuolella.

• Rakennuslaadun herkkyydestä: Erinomaisen herkkyys ja laaja mittausalue saavutetaan huolellisella valmistuksella. Huonosti rakennetut yksiköt voivat osoittaa heikompaa suorituskykyä tai luotettavuutta, mikä edellyttää huolellista kalibrointia ja huoltoa.

Avaintekijät

Huolimatta rajoituksistaan platina vastuslämpömittari on edelleen useissa aloissa suosittu valinta sen vertaansa vailla olevan vakauden, tarkkuuden ja laajan lämpötila-alueen ansiosta. Sovelluksissa, jotka vaativat äärimmäisen korkeita lämpötiloja tai nopeaa vastausta, vaihtoehtoiset anturit (esimerkiksi termoparit) saattavat olla sopivampia, mutta PTR:t erikoistuvat tilanteisiin, jotka vaativat jatkuvuutta ja pitkäaikaisen luotettavuuden.