Терморезисторный термометр - это датчик, который точно измеряет температуру на основе принципа систематического изменения значения сопротивления проводника или полупроводникового материала с изменением температуры. Его ядро заключается в использовании « резистивно - температурных характеристик» материала для косвенного и точного определения температурных значений путем точного измерения электрического параметра сопротивления.
Основные физические принципы: температурный эффект сопротивления
Краеугольным камнем его работы является внутренняя связь между удельным сопротивлением вещества и температурой. Для металлических проводников высокой чистоты (например, платины, меди) в пределах их эффективного диапазона измерения температуры между удельным сопротивлением и температурой наблюдается хорошая, повторяющаяся положительная корреляция, то есть повышение температуры, усиление атомного теплового движения, усиление рассеяния на электроны, движущиеся в направлении, что приводит к регулярному увеличению значения сопротивления. Это изменение является определенным и калибруемым, что позволяет рассчитать температуру путем измерения сопротивления. Для обеспечения международного единообразия и точности соответствующие стандарты строго регулируют соотношение сопротивления и температуры для конкретных материалов (особенно платины).
Механизмы измерения температуры и цепочки преобразования сигналов
Весь процесс измерения температуры термоэлектрического сопротивления представляет собой сложную цепочку преобразования и обработки сигналов, которая включает в себя следующее:
Термочувствительные и первичные преобразования: термочувствительные элементы (обычно очень тонкая проволока, обмотанная или осажденная на изолированном каркасе) проводят термообмен с измеренной средой для достижения теплового равновесия. Изменение температуры (дельта Т) прямо и линейно вызывает соответствующее, точное изменение собственных значений сопротивления термочувствительного элемента (дельта R). Этот шаг завершает самый критический первичный переход от "тепловой величины" (температуры) к "электрической величине" (сопротивлению).
Точное измерение сопротивления: как точно измерить это небольшое изменение сопротивления является основой обеспечения точности. Обычно используются мосты Уистона или более точные измерительные схемы. Использование теплового сопротивления в качестве рычага для измерения мостового пути, когда его значение сопротивления изменяется с температурой, нарушает равновесие моста и выводит сигнал напряжения милливольтного уровня, пропорциональный изменению сопротивления. Чтобы преодолеть ошибку измерения, вызванную сопротивлением соединительного провода при передаче на большие расстояния, обычно используется трехпроводное или четырехпроводное соединение, которое эффективно компенсирует или устраняет влияние сопротивления провода при проектировании схемы.
Обработка сигналов и линейность: слабый сигнал, выводимый мостом, должен быть усилен усилителем прибора. Впоследствии, поскольку фактическая кривая соотношения теплового сопротивления и температуры не является идеальной прямой линией, встроенные микропроцессоры или специализированные схемы линейно обрабатывают ее, обеспечивая высокое соответствие выходного сигнала значениям температуры по всему диапазону измерений температуры.
Стандартный выход сигнала: сигнал, полученный после усиления, линейности и компенсации температуры, в конечном итоге преобразуется в аналоговый электрический сигнал или цифровой сигнал промышленного стандарта 4 - 20mA, который может передаваться на большие расстояния и без помех на дисплей, регистратор или систему управления для завершения мониторинга и контроля всей температуры.
Подводя итог вышесказанному, терморезисторный термометр точно преобразует температуру в значение сопротивления с помощью своих терморезисторных элементов, а затем преобразует это значение сопротивления в стандартизированный сигнал для дальней передачи и управления с помощью точных электронных измерительных и обрабатывающих схем, тем самым обеспечивая высокоточное и высокостабильное измерение температуры, широко используемое в таких областях, как управление промышленными процессами и научные эксперименты.