Зависимость сопротивления RTD от температуры

Термометр сопротивления (RTD) – это сенсор температуры, изготовленный из тонкой металлической проволоки. Изменение электрического сопротивление данного сенсора от температуры аппроксимируется следующей формулой:

RT = Rref [1 + α(T − Tref )]

Где:

RT = сопротивление RTD при текущей температуре T в омах

Rref = сопротивление RTD при эталонной температуре Tref в омах

α = температурный коэффициент сопротивления

В следующем примере показано, как использовать эту формулу для расчета сопротивления «100 омного» платинового RTD с температурным коэффициентом 0.00392 при температуре 35 градусов Цельсия:

 

RT = 100 [1 + (0.00392)(35 oC − 0 oC)]

RT = 100 [1 + 0.1372]

RT = 100 [1.1372]

RT = 113.72

Из-за некоторой нелинейности характеристики RTD это только приближенная линейная формула. Более точная формула – это формула Callendar-van Dusen , в которой вводятся коэффициенты второй, третьей, и четвертой степени для лучшего приближения к реальной характеристике: RT = Rref (1 + AT + BT2 − 100CT3 + CT4) для температурного диапазона -200 oC < T < 0 oC и RT = Rref (1 + AT + BT2) для температурного диапазона 0 oC < T < 661 oC, в обоих случаях Tref = 0 0C. Точка замерзания воды – это стандартная эталонная температура для большинства RTD. Вот некоторые типичные величины α для некоторых металлов:

 

  • Никель = 0.00672 Ω/ΩoC
  • Вольфрам = 0.0045 Ω/ΩoC
  • Серебро = 0.0041 Ω/ΩoC
  • Золото = 0.0040 Ω/ΩoC
  • Платина = 0.00392 Ω/ΩoC
  • Медь = 0.0038 Ω/ΩoC

 

Как было упомянуто ранее, проволока из платины – наиболее часто употребляемый материал для датчиков RTD, используемых в промышленности. Величина альфа (α) для платины зависит от легирования металла. Для опорной точки (0 град. С) платиновый провод имеет величину α = 0.003902. Платиновый сплав, применяемый для производства проволоки для RTD, обычно используется в двух вариантах значения коэффициента α: 0.00385 ("европейский" вариант) и 0.00392 ("американский" вариант), из которых "европейский" коэффициент α = 0.00385 наиболее часто используется, даже в Соединенных Штатах. На практике формулы обычно не применяют. Гораздо проще воспользоваться специальными таблицами для перевода величины сопротивления в температуру. В современном производстве на рабочем месте всегда есть приборы, подключив к входам которых RTD, можно сразу получить отчет температуры в градусах, предварительно установив в Меню прибора тип RTD. 100 Ом является наиболее часто употребляемым сопротивлением RTD в эталонной точке (Rref = 0 градуов Цельсия). 1000 Ом – другой употребляемый номинал сопротивления RTD, а некоторые промышленные RTD имеют даже такое низкое сопротивление как 10 Ом. В сравнении с термисторами с их номинальным сопротивлением в десятки или даже сотни тысяч Ом, сопротивление RTD является сравнительно невысоким. Это может вызвать проблемы при измерениях, т. к. провода, соединяющие RTD с омметром, обладают собственным сопротивлением, сравнимым с сопротивлением RTD, и нужно всегда учитывать данный факт.