PT100 Thermosensor가 선형입니까?
PT100 Thermosensors의 공급 업체로서, 나는 종종 이러한 센서의 선형성에 관한 고객의 질문에 직면합니다. PT100 Thermosensor의 선형성을 이해하는 것은 온도 측정의 정확도와 신뢰성에 직접적인 영향을 미치기 때문에 다양한 응용 분야에서 중요합니다. 이 블로그 게시물에서는 PT100 Thermosensor가 선형인지 여부에 대한 주제를 조사하여 작동의 원칙, 선형성에 영향을 미치는 요인 및 사용자의 실제 고려 사항을 탐색합니다.
PT100 Thermosensors의 원리
선형성에 대해 논의하기 전에 PT100 Thermosensors의 작동 방식을 이해하는 것이 필수적입니다. PT100 Thermosensor는 백금을 감지 요소로 사용하는 저항 온도 검출기 (RTD) 유형입니다. 백금은 높은 안정성, 탁월한 반복성 및 넓은 범위에 걸쳐 저항과 온도 사이의 비교적 선형 관계를 포함하여 온도 감지를위한 몇 가지 바람직한 특성을 가지고 있습니다.
PT100 열 감독선의 저항은 우물 정의 방정식에 따라 온도에 따라 변화합니다. PT100 센서의 가장 일반적인 기준 기능은 캘렌더 -Van Dusen 방정식입니다.
[r_t = r_0 (1+ a t+ bt^2+ c (t -100) t^3)]
여기서 (r_t)은 온도 (t) (° C)에서의 저항성이며 (r_0)은 0 ° C (pt100 센서의 경우 100 Ω), (a = 3.9083 \ times10^{-3} \ ° C^{-1}), (b = -5.775 \ times^{\^2}, {\ x}), (B = -5.775 \ times)의 저항입니다. 및 (C = -4.183 \ times10^{-12} \ ° C^{-4}) 0 ° C 미만의 온도. 0 ° C 이상의 온도의 경우 (c) 항은 0으로 설정됩니다.
PT100 열 센서의 선형성
제한된 온도 범위에서 PT100 열 센서는 대략 선형으로 간주 될 수 있습니다. 저항의 선형 근사 - 온도 관계는 다음과 같이 주어집니다.
[r_t \ 대략 R_0 (1+ \ alpha t)]
여기서 (\ alpha)은 온도 저항 계수 (TCR)입니다. 백금의 경우, TCR은 대략 (0.00385 \ ω/ω/° C)입니다. 이 선형 근사치는 기준 온도 주위의 비교적 작은 온도 간격에 유효합니다.
그러나 더 넓은 온도 범위를 고려할 때, 캘렌더 -Van Dusen 방정식의 비 선형 항이 중요 해집니다. 예를 들어, 온도 범위가 -200 ° C ~ +850 ° C에 걸쳐있을 수있는 산업 응용 분야에서 PT100 열 센서의 비 선형성은 무시할 수 없습니다.
비 선형성 정도는 주어진 온도 범위에 대한 선형 근사와의 최대 편차 측면에서 일반적으로 제조업체에 의해 지정됩니다. 이 편차는 종종 전체 스케일 출력의 백분율 또는 섭씨 도로 표현됩니다.
선형성에 영향을 미치는 요인
몇 가지 요인이 PT100 열 감시기의 선형성에 영향을 줄 수 있습니다.
1. 온도 범위
앞에서 언급 한 바와 같이, PT100 열 감독선의 비 선형성은 온도 범위의 폭에 따라 증가합니다. 극한 온도에서 캘리 드 - 반 두센 방정식의 더 높은 순서 용어는 실제 저항 - 온도 관계가 선형 근사치에서 벗어날 수있게 해줍니다.
2. 제조 공차
백금 물질의 품질과 제조 공정은 선형성에도 영향을 줄 수 있습니다. 백금의 순도의 변화, 감지 요소의 구조 및 교정 프로세스는 이상적인 저항 - 온도 관계에서 작은 편차를 유발할 수 있습니다.
3. 자기 - 가열
전류가 PT100 열 센서를 통과하여 저항을 측정하면 센서가 전원을 소멸시키고 가열합니다. 이 자체 가열 효과는 센서가 실제 주변 온도보다 높은 온도를 읽게 할 수 있으며, 특히 더 높은 전류에서 센서의 선형성에 영향을 줄 수 있습니다.
사용자를위한 실질적인 고려 사항
PT100 Thermosensor를 사용하는 경우 정확한 온도 측정을 보장하기 위해 비 선형성을 고려하는 것이 중요합니다. 실용적인 팁은 다음과 같습니다.
1. 교정
비 선형성 및 제조 공차를 수정하려면 정기적 인 교정이 필수적입니다. 교정에는 센서의 출력을 알려진 기준 온도와 비교하고 그에 따라 측정 시스템을 조정하는 것이 포함됩니다.
2. 온도 범위 선택
애플리케이션에 적합한 온도 범위가있는 PT100 열 감독선을 선택하십시오. 가능하면 온도 범위를 제한하여 비 선형성을 최소화하십시오. 예를 들어, 애플리케이션이 0 ° C에서 100 ° C 사이의 온도 측정 만 필요하면이 범위에 지정된 센서는 더 넓은 범위를 위해 설계된 센서보다 선형성이 더 좋습니다.
3. 낮은 전류 측정
자체 가열 효과를 최소화하려면 낮은 전류 측정 기술을 사용하십시오. 대부분의 최신 온도 측정 기기는 전력 소실을 줄이기 위해 PT100 열경 센서에 매우 작은 전류를 적용하도록 설계되었습니다.
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결론
결론적으로, PT100 열 센서는 제한된 온도 범위에서 대략 선형으로 간주 될 수 있지만, 더 넓은 범위에 비해 비 선형 동작을 나타낸다. 작동의 원칙, 선형성에 영향을 미치는 요인 및 사용을위한 실제 고려 사항을 이해하는 것은 정확한 온도 측정에 필수적입니다.
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참조
- Callendar, HL (1887). 온도의 실제 측정에서. 철학적 잡지, 24 (147), 1-19.
- Van Dusen, GK (1911). 백금 온도계의 저항과 온도 사이의 관계에 대한 새로운 공식. 표준 Bureau Bulletin, 7 (4), 431-443.
- 국제 전기 기술위원회 (IEC). (2005). IEC 60751 : 산업용 백금 저항성 온도계 및 백금 온도 센서.
