PT100サーモセンサーは線形ですか？
PT100サーモセンサーのサプライヤーとして、私はこれらのセンサーの直線性に関して顧客から質問に遭遇することがよくあります。 PT100熱センサーの線形性を理解することは、温度測定の精度と信頼性に直接影響するため、さまざまなアプリケーションにとって重要です。このブログ投稿では、PT100熱センサーが線形であるかどうかのトピックを掘り下げ、その操作の背後にある原則、直線性に影響する要因、およびユーザーの実用的な考慮事項を調査します。
PT100サーモセンサーの原理
直線性について議論する前に、PT100の熱センサーがどのように機能するかを理解することが不可欠です。 PT100サーモセンサーは、プラチナをセンシング要素として使用する抵抗温度検出器（RTD）の一種です。プラチナには、高い安定性、優れた再現性、抵抗と広範囲にわたる温度の間の比較的直線的な関係など、温度センシングのためのいくつかの望ましい特性があります。
PT100熱センサーの抵抗は、ウェル - 定義された方程式に応じて温度とともに変化します。 PT100センサーの最も一般的な参照関数は、Callendar -Van Dusen方程式です。
[r_t = r_0（1+ a t+ bt^2+ c（t -100）t^3）]]
ここで、（r_t）は温度（t）の抵抗です（°C）、（r_0）は0°Cでの抵抗（PT100センサーの場合は100Ωです）、（a = 3.9083 \ times10^{ - 3} \°C^{ - 1}）および（c = -4.183 \ times10^{-12} \°C^{-4}）0°C未満の温度について。 0°Cを超える温度の場合、（c）項はゼロに設定されます。
PT100サーモセンサーの線形性
限られた温度範囲にわたって、PT100の熱センサーはほぼ線形と見なすことができます。抵抗の線形近似 - 温度関係は、次のように与えられます。
[r_t \ compx r_0（1+ \ alpha t）]
ここで、（\ alpha）は温度抵抗係数（TCR）です。プラチナの場合、TCRは約（0.00385 \ω/ω/°C）です。この線形近似は、参照温度の周りの比較的小さな温度間隔に対して有効です。
ただし、より広い温度範囲を考慮すると、Callendar -Van Dusen方程式の非線形項が重要になります。たとえば、温度範囲が-200°Cから +850°Cに及ぶ産業用途では、PT100熱センサーの非直線性を無視できません。
非線形性の程度は、通常、特定の温度範囲にわたる線形近似からの最大偏差の観点から、製造業者によって指定されます。この偏差は、多くの場合、完全なスケール出力の割合または摂氏度で表されます。
直線性に影響する要因
いくつかの要因は、PT100サーモセンサーの線形性に影響を与える可能性があります。
1。温度範囲
前述のように、PT100熱センサーの非線形性は、温度範囲の幅とともに増加します。 Callendarのより高い順序項-Vandusen方程式は極端な温度でより重要になり、実際の抵抗と温度関係が線形近似から逸脱します。
2。製造許容範囲
プラチナ材料の品質と製造プロセスも直線性に影響を与える可能性があります。プラチナの純度の変動、感知要素の構造、およびキャリブレーションプロセスは、理想的な抵抗 - 温度関係から小さな逸脱をもたらす可能性があります。
3。自己加熱
電流がPT100熱センサーを通過してその抵抗を測定すると、センサーは電力を消散して熱くします。この自己加熱効果により、センサーは実際の周囲温度よりも高い温度を読み取る可能性があり、特により高い電流でのセンサーの直線性にも影響を与える可能性があります。
ユーザー向けの実用的な考慮事項
PT100サーモセンサーを使用する場合、正確な温度測定を確保するために、その非線形性を考慮することが重要です。ここにいくつかの実用的なヒントがあります：
1。キャリブレーション
定期的なキャリブレーションは、非直線性と製造許容度を修正するために不可欠です。キャリブレーションには、センサーの出力を既知の基準温度と比較し、それに応じて測定システムを調整することが含まれます。
2。温度範囲の選択
アプリケーションに適した温度範囲のPT100サーモセンサーを選択します。可能であれば、温度範囲を制限して、非線形性を最小限に抑えます。たとえば、アプリケーションが0°Cから100°Cの間の温度測定のみを必要とする場合、この範囲に指定されたセンサーは、より広い範囲用に設計されたセンサーよりも直線性が優れています。
3。低電流測定
自己加熱効果を最小限に抑えるには、低電流測定技術を使用します。ほとんどの最新の温度測定機器は、電力散逸を減らすためにPT100熱センサーに非常に小さな電流を適用するように設計されています。
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当社のセンサーは、指定された温度範囲内で優れた直線性を確保するために、慎重に製造および校正されています。また、お客様がアプリケーションに適したセンサーを選択し、直線性と温度測定に関する質問に対処するためのテクニカルサポートを提供します。
結論
結論として、PT100の熱センサーは、限られた温度範囲でほぼ線形と見なすことができますが、より広い範囲で非線形挙動を示します。その操作の背後にある原則、線形に影響する要因、および使用に関する実際的な考慮事項を理解することは、正確な温度測定に不可欠です。
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参照
- Callendar、HL（1887）。温度の実際の測定について。 Philosophical Magazine、24（147）、1-19。
- ヴァンデューセン、GK（1911）。プラチナ温度計の抵抗と温度の関係のための新しい式。標準局Bulletin、7（4）、431-443。
- 国際電気技術委員会（IEC）。 （2005）。 IEC 60751：工業用プラチナ抵抗温度計およびプラチナ温度センサー。
