เทอร์โมมิเตอร์ต้านทานแพลทินัม
บทนิยาม
เทอร์โมมิเตอร์ความต้านทานแพลทินัม (PTR) หรือที่เรียกว่า เทอร์โมมิเตอร์ความต้านทานแพลทินัม (PRT) ใช้แพลทินัมเป็นวัสดุสำหรับตรวจจับอุณหภูมิ การทำงานของมันอยู่บนหลักการที่ความต้านทานไฟฟ้าของแพลทินัมเปลี่ยนแปลงได้ตามที่คาดการณ์ไว้เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง เทอร์โมมิเตอร์ชนิดนี้สามารถวัดอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำในช่วงกว้าง ตั้งแต่ -200°C ถึง 1200°C
แพลทินัมเป็นโลหะเฉื่อย มีคุณสมบัติในการขึ้นรูปเป็นสายบางและสม่ำเสมอได้ง่าย คุณสมบัติที่โดดเด่นเหล่านี้ เช่น ความเสถียรทางเคมีและความต้านทาน-อุณหภูมิที่คงที่ ทำให้แพลทินัมเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับใช้เป็นองค์ประกอบตรวจจับในเทอร์โมมิเตอร์ รับประกันการวัดอุณหภูมิที่เชื่อถือได้และแม่นยำในหลากหลายแอพพลิเคชัน
การทำงานของเทอร์โมมิเตอร์ความต้านทานแพลทินัม
ความต้านทานของแพลทินัมแสดงความสัมพันธ์เกือบเชิงเส้นกับอุณหภูมิ ซึ่งเป็นคุณสมบัติพื้นฐานที่ใช้สำหรับการวัดอุณหภูมิอย่างแม่นยำ เพื่อกำหนดค่าความต้านทาน กระแสไฟฟ้าสลับหรือกระแสตรงจะผ่านองค์ประกอบแพลทินัม เมื่อกระแสไหลผ่าน จะเกิดแรงดันตกคร่อมโลหะ ซึ่งสามารถวัดได้อย่างแม่นยำโดยใช้โวลต์มิเตอร์ จากนั้นจะแปลงค่าแรงดันที่วัดได้เป็นค่าอุณหภูมิที่สอดคล้อง โดยใช้สมการการสอบเทียบที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ทำให้สามารถวัดอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ
โครงสร้างของเทอร์โมมิเตอร์ความต้านทานแพลทินัม
ภาพด้านล่างแสดงโครงสร้างของเทอร์โมมิเตอร์ความต้านทานแพลทินัมที่พบทั่วไป ที่แกนกลาง วงจรแพลทินัมจะบรรจุอยู่ภายในหลอดป้องกัน ซึ่งมักผลิตจากแก้วหรือไพไร็กซ์ วัสดุเหล่านี้ให้ความเสถียรทางความร้อนและการฉนวนไฟฟ้า ปกป้องความสมบูรณ์ขององค์ประกอบตรวจจับ นอกจากนี้ ชั้นฉนวนที่เคลือบบนผิวหลอดแก้วยังเพิ่มประสิทธิภาพของเทอร์โมมิเตอร์ ช่วยให้การวัดอุณหภูมิแม่นยำและคงที่
รายละเอียดโครงสร้างของเทอร์โมมิเตอร์ความต้านทานแพลทินัม (PTRs)
ใน PTR สายแพลทินัมสองเส้นจะพันรอบแถบไมกา การจัดวางแบบสองเส้นนี้ลดผลกระทบจากการเหนี่ยวนำที่เกิดจากกระแสสลับ ทำให้การวัดมีความแม่นยำ แถบไมกา ซึ่งเป็นฉนวนไฟฟ้า จะวางอยู่ที่ปลายของหลอดเพื่อยึดวงจรและป้องกันการลัดวงจร
ฝาปิดอีโบไนต์จะปิดปลายเปิดของหลอด ให้ความเสถียรทางกลและฉนวน ปลายสายแพลทินัมจะเชื่อมต่อกับสายทองแดงหนา ซึ่งเชื่อมต่อไปยังเทอร์มินอล (ระบุว่า AB) ที่ฝังอยู่ในฝาปิดอีโบไนต์ เพื่อลดความต้านทานของสายทองแดงและเพิ่มความแม่นยำ สายทองแดงสองเส้นที่เหมือนกัน (เรียกว่า สายชดเชย ระบุว่า CD) จะเชื่อมต่อกับเทอร์มินอลด้านบน การจัดวางแบบ "สี่สาย" นี้กำจัดข้อผิดพลาดที่เกิดจากความต้านทานของสายนำ ซึ่งเป็นคุณสมบัติสำคัญในแอพพลิเคชันที่ต้องการความแม่นยำสูง
การออกแบบเทอร์โมมิเตอร์ความต้านทานแพลทินัมระดับอุตสาหกรรม
ภาพด้านล่างแสดงเทอร์โมมิเตอร์ความต้านทานแพลทินัมระดับอุตสาหกรรม ในที่นี้ วงจรแพลทินัมจะได้รับการป้องกันด้วยปลอกสเตนเลส หรือชั้นเคลือบแก้ว/เซรามิก การป้องกันแบบสองชั้นนี้ให้ประโยชน์สองประการ:
การออกแบบนี้ทำให้เทอร์โมมิเตอร์ความต้านทานแพลทินัมมีความทนทานและแม่นยำในการวัด ทำให้เหมาะสมสำหรับแอพพลิเคชันตั้งแต่การวิจัยในห้องปฏิบัติการไปจนถึงกระบวนการอุตสาหกรรมที่มีอุณหภูมิสูง
ข้อดีของเทอร์โมมิเตอร์ความต้านทานแพลทินัม
ง่ายในการใช้งาน: การวัดอุณหภูมิด้วยเทอร์โมมิเตอร์ความต้านทานแพลทินัมง่ายกว่าเทอร์โมมิเตอร์แก๊ส ต้องการการติดตั้งและบำรุงรักษาที่ซับซ้อนน้อยลง
ความแม่นยำสูง: เครื่องวัดให้ค่าอุณหภูมิที่แม่นยำมาก ทำให้เหมาะสมสำหรับแอพพลิเคชันที่ต้องการความแม่นยำ เช่น ห้องปฏิบัติการสอบเทียบหรือควบคุมคุณภาพในอุตสาหกรรม
ช่วงอุณหภูมิกว้าง: สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง ตั้งแต่ -200°C ถึง 1200°C รองรับสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย ตั้งแต่สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำสุดจนถึงสูงสุด
ความไว: เทอร์โมมิเตอร์แสดงความไวที่ดีต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเล็กน้อย ทำให้สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้อย่างเชื่อถือได้
ความสามารถในการทำซ้ำ: ความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานและอุณหภูมิของแพลทินัมมีความคงที่ สำหรับอุณหภูมิที่กำหนด แพลทินัมจะแสดงค่าความต้านทานที่คงที่ ทำให้การวัดสามารถทำซ้ำได้
ข้อเสียของเทอร์โมมิเตอร์ความต้านทานแพลทินัม
ประเด็นสำคัญ
แม้จะมีข้อจำกัด แต่เทอร์โมมิเตอร์ความต้านทานแพลทินัมยังคงเป็นตัวเลือกที่นิยมในหลายสาขาเนื่องจากความเสถียร ความแม่นยำ และช่วงอุณหภูมิที่กว้าง สำหรับแอพพลิเคชันที่ต้องการอุณหภูมิสูงมากหรือการตอบสนองที่รวดเร็ว เซ็นเซอร์อื่น ๆ (เช่น ทีมอคัปเปิล) อาจเหมาะสมกว่า แต่ PTRs ยอดเยี่ยมในสถานการณ์ที่ต้องการความคงที่และความเชื่อถือได้ในระยะยาว
