測温抵抗体の基礎知識：RTD はどのように機能しますか?

RTDとは？

RTD は、抵抗温度検出器の略です。 RTD は、一般に測温抵抗体と呼ばれることがあります。米国材料試験協会 (ASTM) は、抵抗温度計という用語を次のように定義しています。

抵抗温度計、n。 - 測温抵抗体要素、内部接続ワイヤ、接続ヘッドを取り付けるための手段を備えた、または備えていない保護シェル、または接続ワイヤまたはその他の付属品、またはその両方で構成される温度測定装置。【Vol. 14.03、E 344 - 02 § 3.1 (2007)]

RTD は、金属の抵抗が温度によって変化するという原理を使用して温度を測定する温度センサーです。実際には、電流は、温度を測定する領域の近くにある金属片 (RTD 素子または抵抗器) を介して伝送されます。次に、RTD 素子の抵抗値を測定器で測定します。次に、この抵抗値は、RTD 要素の既知の抵抗特性に基づいて温度に関連付けられます。

RTD はどのように機能しますか?

RTD は、金属と温度の間の基本的な相関関係に作用します。金属の温度が上昇すると、電気の流れに対する金属の抵抗が増加します。同様に、RTD 抵抗素子の温度が上昇すると、オーム (Ω) で測定される電気抵抗が増加します。

RTD 要素は、通常、摂氏 0 度 (0° C) でのオーム単位の抵抗に従って指定されます。最も一般的な RTD 仕様は 100 Ω です。これは、0°C で RTD 要素が 100 Ω の抵抗を示す必要があることを意味します。

プラチナは、(1) 化学的に不活性であること、(2) 温度と抵抗の関係がほぼ線形であること、(3) 抵抗の温度係数が十分に大きいため、容易に測定可能抵抗は温度とともに変化し、(4) その温度抵抗は安定します (時間とともに変化しません)。

RTD の抵抗要素としてあまり使用されない他の金属には、ニッケル、銅、Balco などがあります。

RTD 要素は、通常、次の 3 つの構成のいずれかです。

(1) 白金または金属ガラススラリーフィルム、または「薄膜」RTD 要素として知られる小さな平らなセラミック基板上にスクリーン処理されたもの、および

(2) ガラスまたはガラスに巻かれた白金または金属ワイヤセラミックボビンで、「巻線型」RTD エレメントとして知られる溶融ガラスのコーティングで密閉されています。

(3) セラミック絶縁体の穴に挿入され、その穴の片側に沿って取り付けられたワイヤの小さなコイルである、部分的に支持された巻かれた要素。 3 つの RTD 要素のうち、薄膜は最も頑丈で、時間の経過とともにより正確になりました。

RTD が 2 線式、3 線式、または 4 線式 RTD と呼ばれることがあるのはなぜですか?また、別の RTD ワイヤ構成ではなく、1 つの RTD ワイヤ構成が必要なのはなぜですか?

簡単な経験則として、RTD のワイヤが多いほど精度が高くなります。 RTD アセンブリ全体はプラチナではありません。他の問題の中でも特に、RTD をそのように禁止する目的は、ほとんどの場合禁止されます。その結果、小さな RTD エレメント自体だけがプラチナでできています。実際問題として、RTD 要素の抵抗値は、その抵抗を計測器に伝達する手段がなければ役に立たないでしょう。従来の絶縁銅線は通常、RTD エレメントを測定器に接続します。

プラチナと同様に、銅には抵抗値があります。銅リード線に沿った抵抗は、RTD に接続された機器によって決定される抵抗測定に影響を与える可能性があります。

2 線式 RTD には、測定された抵抗を RTD 要素の温度と正確に相関させることができる程度を低下させる、銅のリード線に関連する抵抗を説明するための実用的な手段がありません。

その結果、2 線式 RTD が指定されることはほとんどなく、一般的に温度の近似値のみが必要な場合に使用されます。

3 線式 RTD は、産業用アプリケーションの最も一般的な仕様です。 3 線式 RTD は通常、ホイートストンブリッジ測定回路を使用して、以下に示すようにリード線抵抗を補償します。

3 ワイヤ RTD 構成では、ワイヤ「A」と「B」はほぼ同じ長さにする必要があります。ホイートストンブリッジの目的は、それぞれがブリッジの反対側の脚として機能するワイヤ A と B のインピーダンスを相殺し、ワイヤ「C」をセンスリードとして機能させ、非常に小さい (マイクロアンペア範囲) 電流。

4 線式 RTD は、3 線式 RTD よりもさらに正確です。これは、各線の長さに特に注意を払う必要なく、線の抵抗を完全に補償できるためです。これにより、銅延長ワイヤを増やす比較的低コストで、精度を大幅に向上させることができます。

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