Класс допуска – Класс допуска термометров сопротивления

Класс допуска термометров сопротивления

Прежде, чем разобраться, что такое класс допуска термометров сопротивления, нужно затронуть понятие класса точности. Многие путают эти понятия, ставя их рядом, хотя они далеки друг от друга. Класс точности и класс допуска термометров сопротивления — не одно и то же!

«Класс точности» — это метрологическая характеристика измерительного прибора. Но задача термометра сопротивления не показать температуру, а преобразовать ее в электрическое сопротивление, представив ее в более удобный для измерения сигнал. То есть термометр сопротивления, по сути, не является измерительным прибором для температуры, а участвует в начальном этапе ее измерения — преобразовании, первичном преобразовании. Поэтому, если мы этим прибором не измеряем, то как мы можем использовать понятие класса точности?

Вместо класса точности мы оперируем понятием класс допуска термометров сопротивления. Во многих нормативных документах вы не найдете официального определения термина «класс допуска», там можно найти четкие определения терминов «единица допуска» или «поле», но не «класса».

В пункте 3.13 раздела «Термины и определения» международного стандарта МЭК 60751 «Термопреобразователи сопротивления» (введен в 2008 г) и в новом ГОСТ 6651-2009 (введен в России с 1 января 2011) максимум, что можно найти – это значение понятия «допуск». Допуск – это максимально допустимое отклонение от номинальной статической характеристики (НСХ), выраженное в градусах Цельсия.

Термометр сопротивления преобразует температуру (градусы Цельсия) в сопротивление (Омы). Но нас интересуют только градусы Цельсия, поэтому мы обращаемся к таблице соответствий определённого сопротивления температуры. Разница фактической и вычисленной температур, взятая по модулю, не должна превышать определенного значения. Это значение и будет допуском.

Класс допуска имеет некую аналогию с погрешностью измерения. Точно так же, как величина погрешности определяет значение класса точности прибора, величина допуска определяет класс допуска термометров сопротивления: чем больше величина, тем ниже («хуже») класс!

Класс допуска термометров сопротивления

Существует четыре класса допуска (от «лучшего» к «худшему»): AA, A, B, C.

Следует знать, что класс допуска термометров сопротивления никак не зависит от его типа (платиновый, медный, никелевый), так же как и от чувствительного элемента (проволочный или пленочный). Класс допуска зависит только от величины допуска.

В стандарте МЭК 60751 и в ГОСТ 6651-2009 были приняты новые значения предельных отклонений ТС от стандартной функции сопротивление-температура. Также были изменены температурные диапазоны, для которых нормируется точность по стандарту. В классификацию допусков были включены пленочные термометры сопротивления. Рассмотрим таблицу.

Таблица 1. – Классы допусков и диапазоны измерений для термопреобразователей сопротивления и чувствительных элементов Из таблицы можно увидеть следующее:

• Самыми точными термометрами сопротивления являются платиновые, наименее точные – никелевые;
• Класс допуска в какой-то мере определяется диапазоном измеряемых температур термопреобразователя: чем меньше диапазон, тем выше вероятность получить достоверный результат;
• Класс допуска, к которому относится термометр сопротивления определяет не только максимальное отклонение температуры от номинальной статической характеристики. ГОСТ 6651-2009 показывает, что иметь максимальное отклонение должна не только температура, но и сопротивление термометра.

Что касается последнего пункта, то максимальное отклонение сопротивления можно определить умножив величину допуска температуры (берем из таблицы) на коэффициент чувствительности термометра (вычисляется не только для каждой температуры, но и для каждого типа термометра путем решения интерполяционного уравнения, указанного в ГОСТе).

Например, допуски по сопротивлению платинового термопреобразователя сопротивления приведены в таблице 2.

Таблица 2. – Допуски по сопротивлению платинового термопреобразователя сопротивления (α=0,00391°С-1) номинальным сопротивлением 100 Ом

Чтобы установить класс допуска, нужно провести испытания термометра путем сличения с показаниями эталонного термометра сопротивления. В зависимости от величины отклонения, термометру присваивается класс допуска, который в дальнейшем подтверждается или наоборот опровергается в процессе периодических поверок.

Необходимо отметить, что производитель, согласно п. 5.7 ГОСТ 6651, имеет право расширить диапазон измерений и установить допуски вне диапазона измерений по своим ТУ.

Стандарт МЭК и российский стандарт допускает задание производителем специальных допусков для платиновых термометров сопротивления, на основе допуска класса В. Эти допуски гарантируются заводом и составляют обычно 1/3 В или 1/6 В. Однако необходимо иметь в виду, что эти допуски могут реально означать только приближение термометра к номинальному сопротивлению при 0 °С, при этом зависящая от температуры часть погрешности не изменяется и соответствует классу В.

Какой класс допуска выбрать?

Класс допуска – не первая характеристика, на которую обращают внимание при выборе термометра сопротивления.

Естественно, термометры сопротивления класса С имеют наименьшую стоимость, поэтому они широко используются в сферах, где допустима погрешность, превышающая 1°С.

Оптимальное сочетание класса допуска и цены имеют термометры сопротивления

класса В, используемые в промышленности практически повсеместно.

Термометры класса А используют в энергетике для определения температуры теплоносителя с максимальной точностью.

Сверхточные термометры класса АА используют исключительно в исследовательских и научных изысканиях.

intepkomplekt.ru

Класс допуска термометра сопротивления.Какие бывают классы допуска и что они значат

 О чем эта статья

В статье раскрывается понятие класса допуска термометра сопротивления. Познакомитесь с определением этого термина, узнаете значения допусков для различных классов. В конце статьи также приведены конкретные примеры применения того или иногда класса допуска.
Вы также можете посмотреть другие статьи. Например, «Обзор термопар» или «Классификация датчиков давления фирмы Honeywell».

Разобраться в том, что же такое

«класс допуска термометра сопротивления» достаточно просто. Однако для этого необходимо знать и уметь оперировать парочкой понятий. Кроме этого, желательно избавиться от одного весьма распространенного заблуждения.

Класс точности и класс допуска — разные вещи

Для многих понятия «класс точности» и «класс допуска» представляются как минимум двойняшками, а как максимум – близнецами. В действительности же пресловутые классы далеки друг от друга.

Начнём с того, что «класс точности» представляет собой метрологическую характеристику измерительного прибора, коим термометр сопротивления (далее — термопара) по своей сути не является. А является он его малой частью, элементом или первичным преобразователем, в общем, датчиком – названий масса. Предназначение такого термометра – не показать температуру, а лишь преобразовать её в более удобный для измерения сигнал, в данном случае – электрическое сопротивление.

Вывод очевиден: если мы говорим не об измерении величины, а лишь о начальном его этапе – преобразовании, то права использовать термин «класс точности» просто не имеем.

Основные понятия

Зато мы можем смело оперировать понятием «класс допуска», имеющим самое непосредственно отношение к рассматриваемой термопаре.

Несмотря на упомянутое «непосредственное отношение» и использование во многих нормативных документах, термин «класс допуска» не имеет официального определения. Чёткое объяснение дано «полю» и «единице допуска», однако никак не «классу». Пролистав множество стандартов и технических справочников, вы сможете сами в этом убедиться.

Максимум, что удалось отыскать – значение понятия «допуск». Так как приведено оно в разделе «Определения» международного стандарта «Термопреобразователи сопротивления», смело воспользуемся им. Итак, ГОСТ 6651 гласит, что допуском следует считать

максимально допустимое отклонение от номинальной зависимости сопротивления от температуры (возможный вариант – от НСХ – номинальной статической характеристики), выраженное в градусах Цельсия.

Громоздкое определение на самом деле достаточно просто понять. Термопара преобразует температуру в сопротивление. Однако нас интересуют градусы Цельсия, но никак не Омы. Именно поэтому мы заглядываем в таблицу соответствий определённого сопротивления температуры (или смотрим на график зависимости). Взятая по модулю разница между реальной и высчитанной нами температурами не должна превышать определённого значения, именуемого допуском.

Определённо, существует аналогия между допуском и погрешностью измерения. Точно так же, как величина погрешности определяет значение класса точности прибора, величина допуска определяет класс допуска термометра сопротивления: чем больше величина, тем ниже («хуже») класс!

Какие бывают классы допуска и что они значать

Существует четыре класса допуска: AA, A, B, C – они перечислены от «лучшего» к «худшему». Для того чтобы говорить о них несколько подробнее, следует уяснить одну деталь: класс допуска напрямую зависит только от величины допуска, как уже упоминалось, но никак не от типа термометра сопротивления (платиновый, медный или никелевый) и чувствительного элемента (проволочный или плёночный).

В ГОСТ 6651-2009 приведена таблица классов допуска и диапазонов измерений для термометров сопротивления.

Таблица 1 – Классы допусков и диапазоны измерений для термопреобразователей сопротивления и чувствительных элементов

Класс допуска	Допуск, ◦С	Диапазон измерений, ◦С
		Платиновый ТС, ЧЭ		Медный ТС, ЧЭ	Никелевый ТС, ЧЭ
		Проволочный ЧЭ	Пленочный ЧЭ
AA W 0.1 F 0.1	±(0.1 + 0.0017|t|)	От -50 до +250	От 0 до +150	—	—
AA W 0.15 F 0.15	±(0.15 + 0.002|t|)	От -100 до +450	От -30 до +300	От -50 до +120	—
AA W 0.3 F 0.3	±(0.3 + 0.005|t|)	От -196 до +660	От -50 до +500	От -50 до +200	—
AA W 0.6 F 0.6	±(0.6 + 0.01|t|)	От -196 до +660	От -50 до +600	От -180 до +200	От -60 до +180
Примечание — |t|— абсолютное значение температуры. ◦С, без учета знака. ТС — термометр сопротивления

На что стоит обратить внимание, работая с таблицей?

Во-первых, на то обстоятельство, что наиболее точными термопарами являются платиновые, наименее – никелевые. Во-вторых, на то, что класс допуска в какой-то мере определяется диапазоном температур, для измерения (а точнее, преобразования) которых используется термопара. Чем он меньше, тем выше вероятность получить достоверный результат.

Класс допуска, к которому принадлежит термометр сопротивления, определяет не только максимальное отклонение температуры от НСХ, отнюдь. В ГОСТ 6651-2009 указано, что иметь максимальное отклонение должна не только температура, но и сопротивление термометра. Определяется оно путём умножения допуска температуры (его берут из вышеприведённой таблицы) на коэффициент чувствительности термометра (он считается отдельно не только для каждой температуры, но и для каждого типа термометра решением интерполяционного уравнения, указанного в ГОСТ).

В качестве примера можно привести следующую таблицу.

Таблица 2 – Допуски по сопротивлению платинового термопреобразователя сопротивления (α=0,00391ºС^-1) номинальным сопротивлением 100 Ом

Класс допуска	Допуск, Ом
	При 0 ◦С	При 100 ◦С
AA	± 0,04	± 0,10
A	± 0,06	± 0,13
B	± 0,12	± 0,31
C	± 0,24	± 0,62

Класс допуска термометра сопротивления устанавливается во время приёмных испытаний. Дальнейшее соответствие подтверждается или опровергается периодическими поверками.

Испытания проводятся путём сличения с эталонным термометром сопротивления в термостате. Определив отклонение, термометру присваивают соответствующий класс допуска.

Прибор с каким классом допуска нужно выбрать

Класс допуска – не первая характеристика, на которую обращают внимание при выборе термометра сопротивления. Это связано с тем, что независимо от КД погрешность измерения будет минимальной и не превысит 1ºС (даже для класса С). Этого вполне достаточно для использования в большинстве отраслей.

Естественно, термпары класса С имеют наименьшую стоимость, поэтому они широко используются в сферах, где допустима погрешность, превышающая 1ºС.

Оптимальное же сочетание класса допуска и цены имеют термометры сопротивления В, используемые в промышленности практически повсеместно.

Термометры класса А используют в энергетике для определения температуры теплоносителя с максимальной точностью.

Сверхточные термометры АА используют исключительно в исследовательских и научных изысканиях.

Класс допуска термометра сопротивления можно узнать, изучив маркировку, нанесённую на его корпус или прикреплённую бирку. Он имеет четвёртую позицию (после модификации, количества чувствительных элементов и обозначения номинальной статической характеристики).

Опубликована 22-07-12.

Если вам понравилась статья нажмите на одну из кнопок ниже

www.devicesearch.ru.com

виды, типы конструкции, классы допуска

Термометрия относится к наиболее простым и эффективным методам измерений. Она основана на том, что физические свойства материала меняются в зависимости от температуры. В частности, измеряя сопротивление металла, сплава или полупроводникового элемента, можно определить его температуру с высокой степенью точности. Датчики такого типа называются термоэлектрическими или термосопротивлениями. Предлагаем рассмотреть различные виды этих устройств, их принцип работы, конструкции и особенности.

Виды термодатчиков

Наиболее распространенными считаются следующие типы термометров сопротивления (далее ТС):

1. Полупроводниковые датчики. Отличительные особенности этих приборов заключается в высокой точности и стабильной чувствительности, а также в возможности измерения быстротечных процессов. Благодаря низкому измерительному току имеется возможность работы со сверхнизкими температурами (до -270°С). Пример конструкции полупроводникового ТС. Конструкция термистора

Обозначения:

• А – Выводы измерителя.
• В – Стеклянная пробка, закрывающая защитную гильзу.
• С – Защитная гильза, наполненная гелием.
• D – Электроизоляционная пленка, покрывающая внутреннюю часть гильзы.
• E – Полупроводниковый чувствительный элемент (далее ЧЭ), в приведенном примере это германий, легированный сурьмой.

2. Металлические датчики. У таких измерителей в качестве ЧЭ выступает проволочный или пленочный резистор, помещенный в керамический или металлический корпус. Металл, используемый для изготовления чувствительного элемента, должен быть технологичен и устойчив к окислению, а также обладать достаточным температурным коэффициентом. Таким критериям практически идеально отвечает платина. Там, где не столь высокие требования к измерениям, может использоваться никель или медь. В качестве примера можно привести термодатчики: PT1000, PT500, ТСП 100 П, ТСП pt100, ТСП 50П, ТСМ 296, ТСМ 045, ТС 125, Jumbo, ДТС Овен и т.д.

Расшифровка аббревиатур

Чтобы не возникало вопросов, что такое ТСМ, приведем расшифровку этой и других аббревиатур:

• ТСМ это термометр сопротивления (ТС), в чувствительном элементе (ЧЭ) которого используется медная проволока (М).
• ТСП, в применяется платиновый (проволока из платины) ЧЭ.
• КТС б – обозначение комплекта из нескольких платиновых ТС., позволяющих провести многозонные измерения, как правило, монтаж таких устройств производится на вход и выход системы отопления, чтобы установить разность температур.
• ТПТ – технический (Т) платиновый термометр (ПТ).
• КТПТР – комплект из ТПТ приборов, буква «Р» в конце указывает, что может производиться не только измерение разницы температур между различными датчиками.
• ТСПН – «Н» в конце ТСП, обозначает, что датчик низкотемпературный.
• НСХ – под данным сокращением подразумевается «номинальная статическая характеристика», соответствующая стандартной функции «температура-сопротивление». Достаточно посмотреть таблицу НСХ для pt100 или любого другого датчика (например, pt1000, rtd, ntc и т.д.), чтобы иметь представление о его характеристиках.
• ЭТС – эталонные приборы, служащие для калибровки датчиков.

Чем отличается термосопротивление от термопары?

Схема термопары, ее конструкция, а также принцип работы существенно отличается от термометра сопротивления, расскажем об этом простыми словами. У устройства pt100, а также других датчиков, принцип действия основан на сопоставимости между изменением температуры металла и его сопротивлением.

Принцип термопары построен на различных свойствах двух металлов собранных в единую биметаллическую конструкцию. Устройство, подключение, назначение термопары, а также описание погрешности этих приборов будет рассмотрено в отдельной статье.

Сейчас достаточно понимать, что термопара и ТСП, например pt100, это совершенно разные приборы, отличающиеся принципом работы.

Платиновые измерители температуры

Учитывая распространенность металлических датчиков, имеет смысл привести краткое описание этих устройств, чтобы наглядно показать сравнительные характеристики различных видов, особенности, а также описать сферу применения.

В соответствии с нормами ГОСТ 6651 2009 и МЭК 60751, у рабочих приборов данного типа значение температурного коэффициента должно быть 0,00385°С^-1, эталонных – 0,03925°С^-1. Диапазон измеряемой температуры: от-196,0°С до 600,0°С. К несомненным достоинствам следует отнести высокий коэффициент точности, близкую к линей характеристику «Температура-сопротивление», стабильные параметры. Недостаток – наличие драгметаллов увеличивает стоимость конструкции. Необходимо заметить, что современные технологии позволяют минимизировать содержание этого металла, что делает возможным снижение стоимости продукции.

Основная область применения – контроль температуры различных технологических процессов. Например, такой прибор может быть установлен в трубопроводе, в котором плотность рабочей среды сильно зависит от температуры. В этом случае показания вихревой расходометра корректируются информацией о температуре рабочей среды.

Датчик термопреобразователь ТСП 5071 производства Элемер

Никелевые термометры сопротивления

Температурный коэффициент (далее ТК) у данного типа измерительных устройств самый высокий — 0,00617°С^-1. Диапазон измеряемых температур также существенно уже, чем у платиновых ЧЭ (от -60,0°С до 180,0°С). Основное достоинство данных приборов – высокий уровень выходного сигнала. В процессе эксплуатации следует учитывать особенность, связанную с приближением температуры нагрева к точке Кюри (352,0°С), вызывающую существенное изменение параметров ввиду непредсказуемого гистерезиса.

Данные устройства практически не используются, поскольку в большинстве случаев их можно заменить приборами с медными чувствительными элементами, которые существенно дешевле и технологичнее (проще в производстве).

Медные датчики (ТСМ)

ТК медных измерительных приборов – 0,00428°С^-1, диапазон измеряемых температур немного уже, чем у никелевых аналогов (от -50,0°С до 150°С). К несомненным преимуществам медных измерителей следует отнести их относительно невысокую стоимость и наиболее близкую к линейной характеристику «температура-сопротивление». Но, узкий диапазон измеряемых температур и низкие параметры удельного сопротивления существенно ограничивают сферу применения термопреобразователей ТСМ.

Внешний вид термопреобразователя ТСМ 1088 1

Но, тем не менее, медные датчики рано списывать, есть немало примеров удачных реализаций, например, ТХА Метран 2700, который предназначен как для различных видов промышленности, но также удачно используется в ЖКХ.

Учитывая, что платиновые терморезисторы наиболее востребованы, рассмотрим варианты их конструктивного исполнения.

Типовые конструкции платиновых термосопротивлений

Наиболее распространение получило исполнение ЧЭ в ПТС, называемое «свободной от напряжения спиралью», у зарубежных изготовителей оно проходит под термином «Strain free». Упрощенный вариант такой конструкции представлен ниже.

Конструктивное исполнение «Strain free»

Обозначения:

• А – Выводы термоэлектрического элемента.
• В – Защитный корпус.
• С – Спираль из платиновой проволоки.
• D – Мелкодисперсный наполнитель.
• E – Глазурь, герметизирующая ЧЭ.

Как видно из рисунка, четыре спирали из платиновой проволоки, размещают в специальных каналах, которые потом заполняются мелкодисперсным наполнителем. В роли последнего выступает очищенный от примесей оксид алюминия (Al₂O₃). Наполнитель обеспечивает изоляцию между витками проволоки, а также играет роль амортизатора при вибрациях или когда происходит ее расширение, вследствие нагрева. Для герметизации отверстий в защитном корпусе применяется специальная глазурь.

На практике встречается много вариаций типового исполнения, различия могут быть в дизайне, герметизирующем материале и размерах основных компонентов.

Исполнение Hollow Annulus.

Данный вид конструкции относительно новый, она разрабатывалась для использования в атомной индустрии, а также на объектах особой важности. В других сферах датчики данного типа практически не применяются, основная причина этого высокая стоимость изделий. Отличительные особенности высокая надежность и стабильные характеристики. Приведем пример такой конструкции.

Пример исполнения «Hollow Annulus»

Обозначения:

• А – Выводы с ЧЭ.
• В – Изоляция выводов ЧЭ.
• С – Изолирующий мелкодисперсный наполнитель.
• D – Защитный корпус датчика.
• E – Проволока из платины.
• F – Металлическая трубка.

ЧЭ данной конструкции представляет собой металлическую трубку (полый цилиндр), покрытый слоем изоляции, сверху которой наматывается платиновая проволока. В качестве материала цилиндра используется сплав с температурным коэффициентом близким к платине. Изоляционное покрытие (Al₂O₃) наносится горячим напылением. Собранный ЧЭ помещается с защитный корпус, после чего его герметизируют.

Для данной конструкции характерна низкая инерционность, она может быть в диапазоне от 350,0 миллисекунд до 11,0 секунд, в зависимости от того используется погружаемый или монтированный ЧЭ.

Пленочное исполнение (Thin film).

Основное отличие от предыдущих видов заключается в том, что платина тонким слоем (толщиной в несколько микрон) напыляется на керамическое или пластиковое основание. На напыление наносится стеклянное, эпоксидное или пластиковое защитное покрытие.

Миниатюрный пленочный датчик

Это наиболее распространенный тип конструкции, основные достоинства которой заключаются в невысокой стоимости и небольших габаритах. Помимо этого пленочные датчики обладают низкой инерционностью и относительно высоким внутренним сопротивлением. Последнее практически полностью нивелирует воздействие сопротивления выводов на показания прибора (таблицы термосопротивлений можно найти в сети).

Что касается стабильности, то она уступает проволочным датчикам, но следует учитывать, что пленочная технология усовершенствуется год от года, и прогресс довольно ощутим.

Стеклянная изоляция спирали.

В некоторых дорогих ТС платиновую проволоку покрывают стеклянной изоляцией. Такое исполнение обеспечивает полную герметизацию ЧЭ и увеличивает влагостойкость, но сужает диапазон измеряемой температуры.

Класс допуска

Согласно действующим нормам допускается определенное отклонение от линейной характеристики «температура-сопротивление». Ниже представлена таблица соответствия класса точности.

Таблица 1. Классы допуска.

Класс точности	Нормы допуска °C |t |	Диапазон измерения температуры
		Платиновые датчики		Медные	Никелевые
		Проволочные	Пленочные
AA	±0,10+0,0017	-50°C …250°C	-50°C …150°C	x	x
A	±0,15+0,002	-100°C …450°C	-30°C …300°C	-50°C …120°C	x
B	±0,30+0,005	-196°C …660°C	-50°C …500°C	-50°C …200°C	х
С	±0,60+0,01	-196°C …660°C	-50°C …600°C	-180°C …200°C	-60°C …180°C

Приведенная в таблице погрешность отвечает текущим нормам.

Схемы включения ТСМ/ТСП

Существует три варианта подключения:

• 2-х проводное (см. А на рис. 7), этот наиболее простой способ используется в тех случаях, когда точность результатов не критична. Дополнительную погрешность создает номинальное сопротивление проводников, которыми подключается датчик. Обратим внимание, что для классов точности A и AA данная схема включения неприемлема. Рисунок 7. Двухпроводная, трехпроводная и четырехпроводная схема включения термометра сопротивления
• 3-х проводное (В). Такой вариант обладает более высокой точностью, чем 2-х проводная схема вариант подключения. Это происходит за счет того, что появляется возможность измерить сопротивление монтажных проводов, чтобы учесть их воздействие.
• 4-х проводное. Этот вариант позволяет полностью исключить воздействие сопротивления монтажных проводов на результаты измерений.

В измерительных приборах ТС, как правило, включен по мостовой схеме.

Пример подключения по мостовой схеме вторичного прибора (pt100) для измерения температуры воздуха

Обратим внимание, что под r_л.с. в электрической схеме подразумевается сопротивление линий связи, то есть проводов, которыми подключен датчик.

Обслуживание

Информация о ТО температурного датчика указана в паспорте прибора или инструкции эксплуатации, там же приводится типовые неисправности и способы их ремонта, рекомендуемая длина кабеля для подключения, а также друга полезная информация.

Термометры сопротивления не требуют специального ТО, в задачу обслуживающего персонала входит:

• Проверка условий, в которых эксплуатируется датчик.
• Внешний осмотр на предмет целостности конструкции и кабельных соединений, проверка хода подвижного штуцера (если таковой имеется).
• Помимо этого проверяется наличие пломб.
• Проверяется заземление.

Такой осмотр должен проводиться с периодичностью один раз в месяц или чаще.

Помимо этого должна проводиться поверка приборов, с использованием эталонного датчика, например, ЭТС 100.

Платиновый эталонный ПТС (датчик ЭТС 100)

Для градуировки датчиков используются специальные таблицы, в качестве примера приведена одна из них для термосопротивления pt100. Саму методику калибровки мы приводить не будем, ее описание несложно найти в сети.

Градуировочная таблица для терморезистора pt100 (фрагмент, без указания пределов градуировки измерений)

Что касается методики поверки эталонных платиновых датчиков, то она должна производиться на специальных реперных точках.

www.asutpp.ru

Классы допуска термопреобразователей сопротивления | РЕСУРСЫ

Классы допуска

термопреобразователей сопротивления

1. Термопреобразователи сопротивления изготавливаются с номинальной статической характеристикой преобразования (НСХ) и
допускаемым отклонением сопротивления при 0°С (R0) от номинального значения по ГОСТ 6651.

Условное обозначение НСХ

по ГОСТ 6651

Класс

допуска

Ном.значение

сопротивления при

0°С, R0, Ом

Допускаемое отклонение от номинального

значения сопротивления при 0°С

в странах СНГ

международное

±%

±Ом

50П

Pt50

А

50

0,05

0,025

100П, 100М

Pt100, Сu100

100

0,05

50П, 50М

Pt50, Сu50

В

50

0,1

100П, 100М

Pt100, Сu100

100

0,1

50П, 50М

Pt50, Сu50

С

50

0,2

100П, 100М

Pt100, Сu100

100

0,2

Тип термопре

образователя

сопротивления

Класс допуска

В странах СНГ

Международное

номинальное
значение

наименьшее
допускаемое
значение

номинальное
значение

наименьшее
допускаемое
значение

ТСП

А

1,3910 

1,3905 

1,3850 

1,3845 

В

1,3900 

1,3840 

С

1,3895 

1,3835 

ТСМ

В

1,4280 

1,4270 

1,4260 

1,4250 

С

1,4260 

1,4240 

2. Значение W₁₀₀, определяемое как отношение сопротивления термопреобразователя сопротивления при 100°С (R₁₀₀) к сопротивлению
термопреобразователя при 0°С (R0), по ГОСТ 6651.

W₁₀₀

W₁₀₀

W₁₀₀

W₁₀₀

3. Пределы допускаемых отклонений сопротивления от НСХ в зависимости от класса допуска соответствуют ГОСТ 6651.

Тип термопреобразователя сопротивления

Класс допуска

Пределы допускаемых отклонений от НСХ, ±°С*

ТСП

А

0,15+0,002|t|

В

0,3+0,005|t|

С

0,6+0,008|t|

ТСМ

А

0,15+0,002|t|

В

0,25+0,0035|t|

С

0,5+0,0065|t|

* t  значение измеряемой температуры, °С.

4. Схемы соединений внутренних проводников термопреобразователей сопротивления с чувствительным элементом по
ГОСТ 6651.

Схема двухпроводная

Схема трехпроводная

Схема четырехпроводная

Схема с двумя ЧЭ

по двухпроводной схеме 2х2

Схема с двумя ЧЭ

по трехпроводной схеме 2х3

www.td-utr.ru

Классы точности термопар

Обозначение промышленного термопреобразователя	Обозначение типа термопары	Класс допуска	Диапазон измерений		Пределы доп. отклонений ТЭДС от НСХ
			от	до
ТПП платнородий-платиновая	S, R	2	0	600	1,5
			600	1600	0,0025t
		1	0	1100	1.0
			1100	1600	1,0+0,003(t-1100)
ТПР платнородий-платинородиевая	B	3	600	800	4,0
			800	1800	0,005t
		2	600	800	0,0025t
ТХК хромель-копелевая	L	3	-200	-100	1,5+0.01 | t |
			-100	100	2,5
		2	-40	360	2,5
			360	800	0,7+0,005t
ТХКн хромель-константановая	E	3	-200	-167	0,015 | t |
			-167	40	2,5
		2	-40	333	2,5
			333	990	0,0075t
		1	-40	375	1,5
			375	800	0,004t
ТХА хромель-алюмелевая	K	3	-250	-167	0,015 | t |
			-167	40	2,5
		2	-40	333	2,5
			333	1300	0,0075t
		1	-40	375	1,5
			375	1000	0,004t
ТНН нихросил-нисиловая	N	3	-250	-167	0,015 | t |
			-167	40	2,5
		2	-40	333	2,5
			333	1300	0,0075t
		1	-40	375	1,5
			375	1000	0,004t
ТМК медь-константановая	T	3	-200	-166	0,015 | t |
			-66	40	1,0
		2	-40	135	1,0
			135	350	0,0075t
		1	-40	125	0,5
			125	350	0,004t
ТЖК железо-константановая	J	2	0	333	2,5
			333	900	0,0075t
		1	-40	375	1,5
			375	750	0,004t
ТМК медь-копелевая	M		-200	0	1,3+0,001 | t |
			0	100	1,0
ТВР вольфрам-рениевая	A-1 A-2 A-3	3	1000	2500	0,007t
		2	100	2500	0,005t

temperatures.ru

Классы допуска преобразователей термоэлектрических | РЕСУРСЫ

Классы допуска

преобразователей термоэлектрических

1. Условное обозначение номинальной статической характеристики преобразования (НСХ) по ГОСТ Р 8.585:

— для ТХА

K

— для ТХК

L

— для ТПП

R, S

— для ТПР

В

2. Класс допуска по ГОСТ Р 8.585
В зависимости от значения предела допускаемого отклонения от номинальной статической характеристики (НСХ)

преобразователи термоэлектрические делятся на три класса. Количественное значение этих пределов разное в зависимости от типа
преобразователя термоэлектрического и пределов измерения.

Пределы допускаемых отклонений ТЭДС от НСХ преобразования,

выраженные в температурном эквиваленте, для ТПП и ТПР в рабочем диапазоне температур

Тип термопреобразователя

НСХ

Класс допуска

Рабочий диапазон

температур, °С

Пределы допускаемых

отклонений от НСХ, ±°С

ТПП

R, S

1

от 0 до 1100

1,0 

св.1100 до 1300

1+0,003(|t|-1100)

2

от 0 до 600

1,5

св.600 до 1300

0,0025|t|

ТПР

В

2

св.600 до 1600

0,0025|t|

3

от 600 до 800

4,0 

св.800 до 1600

0,005|t|

* t  значение измеряемой температуры, °С.

Пределы допускаемых отклонений ТЭДС от НСХ преобразования,

выраженные в температурном эквиваленте, для ТХА и ТХК в рабочем диапазоне температур

Тип термопреобразователя

НСХ

Класс допуска

Рабочий диапазон

температур, °С

Пределы допускаемых

отклонений от НСХ, ±°С

ТХА

К

1

от -40 до 375

1,5

св.375 до 1100

0,004|t|

2

от -40 до 333

2,5

св.333 до 1100

0,0075|t|

ТХК

L

2

от -40 до 360

2,5

от 360 до 600

0,7+0,005|t|

* t  значение измеряемой температуры, °С.

www.td-utr.ru

Теория / ЭФО corporate blog / Habr

Недавно мне повезло побывать на производстве датчиков температуры, а точнее на швейцарском предприятии IST-AG, где делают платиновые и никелевые термосопротивления (RTD).

По этому поводу публикую две статьи, в которых читатель найдет довольно подробное описание этого типа датчиков, путеводитель по основным этапам производственного процесса и обзор возможностей, которые появляются при использовании тонкопленочных технологий.

В первой статье разбираемся с теоретической базой. Не слишком увлекательно, но весьма полезно.

(они же — термосопротивления или RTD)

---

Сначала имеет смысл разобраться с терминологией. Если вы хорошо знакомы с вопросом, то смело переходите ко второй части статьи. А может быть и сразу к третьей.

Итак, под определение «датчик температуры» попадают тысячи самых разных изделий. Под датчиком можно понимать и готовое измерительное устройство, где на дисплее отображается значение температуры в градусах, и интегральную микросхему с цифровым сигналом на выходе, и просто чувствительный элемент, на базе которого строятся все остальные решения. Сегодня мы говорим только о чувствительных элементах, которые, впрочем, тоже будем называть словом «датчик».

Термометры сопротивления, которые также известны как термосопротивления и RTD (Resistance Temperature Detector) — это чувствительные элементы, принцип работы которого хорошо понятен из названия — электрическое сопротивление элемента растет с увеличением температуры окружающей среды и наоборот. Вероятно вы слышали о термосопротивлениях как о платиновых датчиках температуры типа Pt100, Pt500 и Pt1000 или как о датчиках 50М, 50П, 100М или 100П.

Иногда термосопротивления путают с термисторами или термопарами. Все эти датчики используются в похожих задачах, но, даже несмотря на то что термисторы тоже являются преобразователями температура-сопротивление, нельзя путать термосопротивления, термисторы и термопары между собой. О разнице в строении и назначении этих элементов написана уже тысяча статьей, так что я, пожалуй, не буду повторяться.

Отмечу главное: средний термометр сопротивления стоит в разы дороже, чем средний термистор и термопара, но только термосопротивления имеют линейную выходную характеристику. Линейность характеристики, а также гораздо более высокие показатели по точности и повторяемости результатов измерений, делают термосопротивления востребованными несмотря на разницу в цене.

---

Если коротко, характеристики термосопротивлений можно разбить на три группы:

1. Номинальная статическая характеристика (НСХ) и точность
2. Диапазон температур, на котором определяется НСХ и обеспечивается заявленная точность
3. Корпус датчика, тип и длина выводов

На мой взгляд, пояснений требует только первый пункт.

Номинальная статическая характеристика (НСХ)

НСХ — это функция (на практике чаще таблица значений), которая определяет зависимость сопротивление-температура.

Зависимость R(T), конечно, не является абсолютно линейной — на самом деле выходная характеристика термосопротивления описывается полиномом с известными коэффициентами. В простейшем случае это полином второй степени R(T) = R0 (1 + A x T + B x T²), где R0 — номинальное сопротивление датчика, то есть значение сопротивления при 0°C.

Вид полинома и его коэффициенты описываются в различных национальных и международных стандартах. Действующий российский стандарт — ГОСТ 6651-2009. В Европе чаще используют DIN 60751 (он же IEC-751), однако одновременно с ним действует DIN 43760, в Северной Америке популярен стандарт ASTM E1137 и так далее. Несмотря на то что некоторые стандарты согласованы между собой, в целом картина довольно печальная и единого индустриального стандарта по факту не существует.

Наиболее популярные типы термосопротивлений — это платиновые датчики (Pt 3850, Pt 3750, Pt 3911 и др.), никелевые (Ni 6180, Ni 6720 и др.) и медные термосопротивления, например Cu 4280. Каждому типу датчиков соответствует свой полином R(T).

Приведенные наименования содержат название металла, который используется при изготовлении датчика, и коэффициент, который описывает отношение сопротивления датчика при 0 к сопротивлению при 100°C. Этот коэффициент, вместе со значением R0, определяет наклон функции R(T).

В разношерстных стандартах и, как следствие, в спецификациях на конкретные датчики, этот коэффициент может выражаться по-разному. Например, для платинового датчика может быть указан коэффициент альфа равный 0.00385 °C^-1, или температурный коэффициент 0.385%/°C, или TCR = 3850 ppm/K, однако во всех трех случаях подразумевается одна и та же зависимость R(T).

Используемый металл однозначно определяет степень полинома R(T), а коэффициенты полинома определяются температурным коэффициентом металла.

Например, для всех платиновых датчиков функция R(T) имеет следующий вид:

R(T) = R0 (1 + A x T + B x T²) при T > 0
R(T) = R0 (1 + A x T + B x T² + C x (T-100) x T³) при T < 0
где коэффициенты выбираются в зависимости от типа платины:

• Pt 3850 ppm/K (наиболее распространенная характеристика современных термосопротивлений)
  A = 3.9083 x 10^-3 °C^-1
  B = -5.775 x 10^-7 °C^-2
  C = -4.183 x 10^-12°C^-4
• Pt 3911 ppm/K (характеристика остается востребованной в РФ, т.к. в прошлом только она была внесена в ГОСТ)
  A = 3.9692 x 10^-3 °C^-1
  B = -5.829 x 10^-7 °C^-2
  C = -4.3303 x 10^-12°C^-4
  

Автомобильному стандарту Pt 3770 ppm/K, американскому Pt 3750 ppm/K или японскому Pt 3916 ppm/K будут соответствовать другие наборы коэффициентов.

Та же логика действует для меди и никеля. Например, НСХ всех никелевых датчиков описывается полиномом шестой степени:

R(T) = R0 (1 + A x T + B x T² + C x T³ + D x T⁴ + E x T⁵ + F x T⁶)
где коэффициенты определяются температурным коэффициентом никеля (Ni 6180 ppm/K, Ni 6720 ppm/K и т.д.).

Осталось сказать о последнем параметре НСХ термометров сопротивления — о номинальном сопротивлении R0. Чаще всего используются датчики со стандартным R0 — 50, 100, 500 или 1000 Ом, однако иногда требуются тремосопротивления с R0 = 2000 и даже 10000 Ом, а также датчики с «не кратным» номинальным сопротивлением.

То есть каждому типу термосопротивления может соответствовать несколько НСХ с разными номинальными сопротивлениями R0. Для наиболее распространенных в РФ характеристик используют стандартные обозначения: Pt100 и Pt1000 соответствуют платине с температурным коэффициентом 3850 ppm/K и R0 = 100 и 1000 Ом соответственно. Унаследованные из советских справочников обозначения 50П и 100П — это датчики из платины с коэффициентом 3911 ppm/K и R0 = 50 и 100 Ом, а датчики известные как 50М и 100М — это медь 4280 ppm/K с номинальным сопротивлением 50 и 100 Ом.

Точность датчика
Точность термосопротивления — это то, насколько зависимость R(T) реального датчика может отклониться от идеальной НСХ. Для обозначения точности термосопротивлений используют понятие класса допуска (от же класс точности).

Класс допуска определяет максимальное допустимое отклонение от номинальной характеристики, причем задается это отклонение как функция температуры — при нуле градусов фиксируется наименьшее допустимое отклонение, а при уменьшении или увеличении температуры диапазон допустимых значений линейно увеличивается.

Когда дело касается классов допуска, бардак в действующих стандартах только усугубляется — даже названия классов в разных источниках могут отличаться.

	Другие названия	Допуск, °С
Класс АA	Class Y 1/3 DIN 1/3 B F 0.1 (если речь о тонкопленочном датчике) W 0.1 (если речь о намоточном датчике)	±(0.1 + 0.0017 |T|)
Класс A	1/2 DIN 1/2 B F 0.15 (если речь о тонкопленочном датчике) W 0.15 (если речь о намоточном датчике)	±(0.15 + 0.002 |T|)
Класс B	DIN F 0.3 (если речь о тонкопленочном датчике) W 0.3 (если речь о намоточном датчике)	±(0.3 + 0.005 |T|)
Класс C	Class 2B Class BB F 0.6 (если речь о тонкопленочном датчике) W 0.6 (если речь о намоточном датчике)	±(0.6 + 0.01 |T|)
—	Class K 1/10 DIN	±(0.03 + 0.0005 |T|)
—	Class K 1/5 DIN	±(0.06 + 0.001 |T|)

Приведенные в таблице допуски соответствуют большинству действующих стандартов для платиновых датчиков 3850 ppm/K, включая ГОСТ и европейский DIN 60751 (IEC-751), который с большой натяжкой можно назвать общепринятым. Однако и здесь есть исключенияНапример, в американском стандарте ASTM E1137 классы допуска платиновых датчиков именуются Grade и определяются иначе:

Grade A	±(0.25 + 0.0042 |T|)
Grade B	±(0.13 + 0.0017 |T|)

Если же говорить о платине с другими температурными коэффициентами или о никелевых и медных датчиках, то можно обнаружить и другие определения допусков.

Класс допуска описывает не только максимальную величину допуска, но и диапазон температур, на котором этот допуск гарантируется. Вы, наверное, уже догадались, что в разных стандартах эти диапазоны могут существенно отличаться. Это действительно так, причем диапазон температур зависит не только от класса допуска и типа датчика, но и от технологии, по которой выполнен датчик — у намоточных датчиков диапазон всегда шире.

О том, что такое намоточные и тонкопленочные датчики — чуть ниже.

На картинке — кассы допуска для платиновых датчиков с температурным коэффициентом 3850 по стандарту DIN 60751 (IEC-751).

Определения классов допуска для тонкопленочных и намоточных платиновых датчиков Pt 3850 ppm/K

Тонкопленочный датчик Pt 3850 ppm/K			Намоточный датчик Pt 3850 ppm/K
Класс допуска	Диапазон температур		Класс допуска	Диапазон температур
	DIN 60751 (IEC-751) / ГОСТ			DIN 60751 (IEC-751)	ГОСТ
Класс АА (F 0.1)	0… +150°С		Класс АА (W 0.1)	-100… +350°С	-50… +250°С
Класс А (F 0.15)	-30… +300°С		Класс А (W 0.15)	-100… +450°С
Класс B (F 0.3)	-50… +500°С		Класс B (W 0.3)	-196… +600°С	-196… +660°С
Класс С (F 0.6)	-50… +600°С		Класс С (W 0.6)	-196… +600°С	-196… +660°С

К слову, если в документации на термосопротивление указан диапазон измеряемых температур, который шире диапазона, предусмотренного указанным классом допуска, то заявленный класс допуска не будет действовать на всём рабочем диапазоне. Например, если датчик Pt1000 класса A предназначен для измерения температур от -200 до +600°C, то он будет иметь точность ±(0.15+0.002|T|) только при температурах до +300°C, а дальше скорее всего будет обеспечиваться класс В.

Я привожу все эти подробности о терминологии и разночтениях в стандартах чтобы донести одну простую мысль: выбирая термосопротивление легко запутаться и неверно истолковать характеристики элемента. Важно понимать какие именно требования вы предъявляете к элементу (в абсолютных цифрах, а не в классах) и сравнивать их с абсолютными цифрами из документации на конкретный датчик.

---

Итак, термосопротивления представляют собой резисторы, выполненные из платины или, реже, из никеля или меди. Выше уже упоминались две технологии — намоточная (проволочная) и тонкопленочная.

Намоточные датчики — это термосопротивления, выполненные на основе спиралей из металлической проволоки. Существует два основных способа изготовления намоточных датчиков. В первом случае проволока наматывается на стеклянный или керамический цилиндр, после чего конструкция покрывается изолирующим слоем из стекла. Второй способ — это помещение металлических спиралей в каналы внутри керамического цилиндра.

При изготовлении тонкопленочных датчиков на керамическую подложку напыляется тонкий слой металла, который образует токопроводящую дорожку, так называемый меандр. После этого датчик покрывается изолирующим слоем из стекла.

Большинство современных термосопротивлений выполняется по одной из этих трёх технологий. В источниках встречаются противоречивые мнения о том, какая конструкция более устойчива к вибрациям или перепадам температур. Оценки стоимости датчиков разных конструкций тоже сильно разнятся.

На деле принципиальных отличий между характеристиками датчиков разной конструкции нет, цены на тонкопленочные и намоточные датчики также находятся в одном диапазоне.

В большинстве случаев совершенно не важно как именно устроен датчик — при выборе компонента имеет значение только соотношение цены и характеристик конкретного элемента (нужно только не забывать что классы допуска для тонкопленочных датчиков определены на более узком диапазоне температур). Однако в некоторых задачах тонкопленочные датчики осознанно предпочитают намоточным. На это есть три главных причины:

1. Высокие номинальные сопротивления. Тонкопленочная технология позволяет производить датчики с R0=1000 Ом той же ценой, что и датчики с номинальным сопротивлением 50, 100 или 500 Ом. К тому же, изготавливаются датчики и с более высоким номинальным сопротивлением, например 2000 и 10000 Ом.
2. Малый размер. Тонкопленочный датчик можно сделать гораздо более миниатюрным по сравнению с намоточным. Стандартный датчик Pt1000, например, может иметь габариты всего 1.6 x 1.2 мм.
3. Прямоугольная форма и миниатюрный размер пленочных датчиков позволяют выпускать не только выводные термосопротивления, но и SMD-компоненты стандартных размеров — 1206, 0805 и так далее.

У тонкопленочной технологии есть и другие интересные свойства, позволяющие, например, сократить время отклика датчика температуры или изготовить на базе термосопротивлений датчики скорости потока. Об этом будем говорить в следующей статье, которая полностью посвящена процессу изготовления тонкопленочных датчиков.

---

В заключении традиционно благодарю читателя за внимание и напоминаю, что вопросы по применению продукции, о которой мы пишем на хабре, можно также задавать на email, указанный в моем профиле.

upd #1: Статья «Термосопротивления: производственный процесс» опубликована.

upd #2: все упомянутые датчики и модули доступны со склада. Больше информации на efo-sensor.ru

habr.com