ちょっと、そこ！ Pt100 サーモセンサーのサプライヤーとして、私はこれらの小さなデバイスがどのように機能するかについてよく質問されます。そこで、数分かけて Pt100 サーモセンサーの原理を説明したいと思いました。
まず最初に、Pt100 サーモセンサーとは実際には何なのかについて説明しましょう。 Pt100 は測温抵抗体 (RTD) の一種です。 RTD は、RTD 素子の抵抗を温度と相関させることによって温度を測定するセンサーです。 Pt100の「Pt」は、センサー素子に使用されている素材であるプラチナを表します。 「100」は、0℃における白金元素の抵抗、つまり 100 オームを指します。
ここで、Pt100 サーモセンサーの動作原理を詳しく見てみましょう。それはすべて、抵抗温度係数 (TCR) と呼ばれるプラチナの特性に帰着します。 TCR は、材料の抵抗が温度によってどの程度変化するかを示す尺度です。プラチナの場合、TCR は比較的安定しており、幅広い温度にわたって予測可能です。
Pt100 サーモセンサーのプラチナ要素の温度が上昇すると、要素の抵抗も増加します。これは、温度が上昇すると、白金格子内の原子の振動がより激しくなるからです。これらの振動により、電子が材料を通過しにくくなり、その結果、抵抗が増加します。
Pt100 素子の抵抗と温度の関係は、特定の範囲にわたってほぼ線形です。この関係を説明するために使用される最も一般的な方程式は、カレンダー - ヴァン デューセン方程式です。この式は、極端な温度における白金抵抗の非線形挙動を考慮しています。
これを説明する簡単な例を見てみましょう。 0°C に Pt100 サーモセンサーがあるとします。前に述べたように、この温度での白金要素の抵抗は 100 オームです。センサーを 100°C まで加熱すると、抵抗は約 138.5 オームに増加します。この抵抗の増加を測定して温度を決定します。
Pt100 素子の抵抗を測定するには、通常、ホイートストン ブリッジ回路またはより最新のデジタル測定技術を使用します。ホイートストン ブリッジ回路では、Pt100 センサーはブリッジ内の抵抗器の 1 つです。 Pt100 の抵抗をブリッジ内の既知の抵抗と比較することで、抵抗の変化、ひいては温度の変化を正確に測定できます。
Pt100 サーモセンサーを使用する主な利点の 1 つは、その高い精度と安定性です。プラチナは非常に純粋で安定した素材であるため、Pt100 センサーは長期間にわたって信頼性の高い温度測定を提供します。また、温度範囲も通常 - 200 °C ～ + 850 °C と広いため、さまざまな用途に適しています。
ここで、Pt100 サーモセンサーが一般的に使用されるアプリケーションのいくつかについて説明しましょう。これらは、化学製造、食品加工、HVAC システムなどの工業プロセスで広く使用されています。化学品の製造においては、化学反応を制御し、製品の品質を確保するために、正確な温度測定が非常に重要です。食品加工において、Pt100 センサーは、調理、低温殺菌、保管中に適切な温度を維持し、食品の安全性を確保するのに役立ちます。
HVAC システムでは、Pt100 サーモセンサーを使用して空気と水の温度を測定し、加熱および冷却プロセスの制御に役立ちます。これらは科学研究、医療機器、自動車用途にも使用されています。
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私たちも持っていますPt1000測温抵抗体利用可能。 Pt1000 は Pt100 に似ていますが、0°C での抵抗は 1000 オームです。この高い抵抗は、より高感度の測定が必要な一部のアプリケーションでは有益です。
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結論として、Pt100 サーモセンサーの原理は、白金元素の温度依存の抵抗変化に基づいています。この抵抗変化を正確に測定することで、高精度に温度を測定することができます。 Pt100 サーモセンサーは、その精度、安定性、幅広い用途により、多くの業界で不可欠なツールです。
参考文献:
- 「温度測定」ジョン・W・ニモ著
- 『工業用温度測定ハンドブック』ロバート P. ベネディクト著
