O termómetro de resistência térmica é um sensor que mede a temperatura com precisão com base no princípio de que os valores de resistência de um material condutor ou semicondutor mudam sistematicamente à medida que a temperatura muda. Seu núcleo consiste em usar as "propriedades resistência-temperatura" do material para determinar indiretamente e com precisão os valores de temperatura através da medição precisa da resistência, um parâmetro elétrico.

Principios básicos da física: efeito da temperatura da resistência

Sua pedra angular de trabalho é a relação sólida entre a resistência da substância e a temperatura. Para condutores metálicos de alta pureza (como platina e cobre), dentro de sua faixa de medição de temperatura eficaz, a resistência apresenta uma boa e repetida relação positiva entre a temperatura, ou seja, o aumento da temperatura, o aumento do movimento térmico atômico e o aumento da dispersão dos elétrons em movimento direcional, o que leva a um aumento regular dos valores de resistência. Essa relação de variação é determinada e calibrável, tornando possível calcular a temperatura medindo a resistência. Para garantir uniformidade e precisão internacionais, as normas relevantes regulam rigorosamente a relação resistência-temperatura para materiais específicos, especialmente a platina.

Mecanismo de medição de temperatura e cadeia de conversão de sinal

Todo o processo de medição de temperatura da resistência térmica é uma cadeia de conversão e processamento de sinal de precisão, com os seguintes pontos específicos:

Temperatura sensível e conversão primária: os elementos sensíveis à temperatura (geralmente fios metálicos extremamente finos enrolados ou depositados em esqueletos isolantes) são trocados de calor com o meio medido para atingir o equilíbrio térmico. A mudança de temperatura (ΔT) desencadeia direta e linearmente a mudança precisa (ΔR) correspondente ao valor da resistência do elemento de temperatura sensível. Esta etapa conclui a conversão primária mais crítica de "termometria" (temperatura) para "eletricidade" (resistência).

Medição de resistência de precisão: Como medir com precisão essa pequena mudança de resistência é fundamental para garantir a precisão. Geralmente, uma ponte de Whiston ou um circuito de medição mais preciso são usados. Usar a resistência térmica como um braço para medir a ponte, quando seus valores de resistência mudam com a temperatura, perturba o equilíbrio da ponte, emitindo um sinal de tensão de nível milivolt proporcional à variação da resistência. Para superar os erros de medição causados ​​pela resistência do fio de conexão durante a transmissão a longa distância, o método de junção de três fios ou quatro fios é geralmente usado para compensar ou eliminar efetivamente o efeito da resistência do fio de condução no projeto do circuito.

Processamento e linearização do sinal: os sinais fracos da saída da ponte precisam ser amplificados pelo amplificador do instrumento. Em seguida, uma vez que a curva de relação resistência térmica-temperatura real não é a linha reta ideal, o microprocessador incorporado ou um circuito dedicado o lineariza para garantir que o sinal de saída mantenha uma relação linear altamente consistente com o valor de temperatura em toda a gama de medição de temperatura.

Saída de sinal padrão: o sinal amplificado, linearizado e compensado pela temperatura é eventualmente convertido em um sinal de corrente analógica padrão industrial de 4-20mA ou um sinal digital, que pode ser transmitido a longa distância e sem interferência para um monitor, gravador ou sistema de controle para completar o monitoramento e controle de toda a temperatura.

Em resumo, o termómetro de resistência térmica converte a temperatura com precisão em valores de resistência através de seus componentes de detecção de temperatura e, em seguida, através de um circuito de medição e processamento eletrônicos de precisão, este valor de resistência é finalmente convertido em um sinal padronizado que pode ser transmitido e controlado a distância, alcançando assim medições de temperatura de alta precisão e alta estabilidade, amplamente usadas em áreas como o controle de processos industriais e experimentos científicos.