معایب استفاده از RTD : سنسور دما (RTD) سنسورهایی هستند که برای اندازه گیری دما ( سنسور اندازه گیری دما ) به کار می روند. بسیاری از عناصر RTD از طول سیم ریز پیچیده شده در اطراف یک سرامیک یا هسته شیشه ای تشکیل شده اند اما از سازه های دیگر نیز استفاده می شود. سیم RTD یک ماده خالص است ، به طور معمول پلاتین ، نیکل یا مس. این ماده از مقاومت و دما دقیقی برخوردار است که برای نشان دادن دما استفاده می شود. از آنجا که عناصر RTD شکننده هستند ، آنها اغلب در پروب های محافظ قرار می گیرند.
موارد زیر مهمترین معایب آشکارسازهای دمای مقاومت عبارتند از:
خود گرمایشی
به منظور اندازه گیری سیگنال ، انرژی گرما در حین استفاده از جریان برای تحریک عنصر RTD تولید می شود. خود گرمایشی که رخ می دهد باعث می شود در اندازه گیری دما خطایی ایجاد شود. از آنجا که RTD مقاومت خود را در پاسخ به دما تغییر می دهد ، عملی ترین روش برای اندازه گیری آن عبور جریان از طریق آن و اندازه گیری افت ولتاژ ناشی از آن است.
متأسفانه ، این جریان تحریکی که از مقاومت در برابر عنصر عبور می کند ، باعث افزایش دمای عنصر می شود ، زیرا سعی در از بین بردن این انرژی الکتریکی از طریق گرما دارد و خطایی را به اندازه گیری دما اضافه می کند. راه مقابله با تغییر مثبت ناشی از گرمایش خود ، افزایش تماس حرارتی با موادی است که حس می کنیم ، و یا کاهش جریان تحریک. خود گرمایش یک سنسور RTD بیشتر در mW / ° C بیان می شود ، که به قدرت مورد نیاز برای بالا بردن دمای داخلی 1 درجه سانتیگراد اشاره دارد. بنابراین ، هرچه این رقم بالاتر باشد ، خود گرمایشی نیز پایین تر خواهد بود. به عنوان مثال ، فرض کنید که از 2mA جریان تحریکی برای رانندگی RTD 100Ω در دمای 100 درجه سانتیگراد استفاده می شود.
این مقاومت حسگر 138.5Ω تولید می کند. مشخصات خود گرمایشی آن 50mW / ° C در آب است که در 1 متر در ثانیه حرکت می کند. بنابراین ، مقدار گرمای حاصل از این تنظیمات 1000mW / W * I2 * R = 1000 * (0.002A) 2 * 138.5Ω = 0.55mW است. این نتیجه تنها در یک خطای خود گرم (0/55 میلی گرم) / (50 میلی وات / درجه سانتیگراد) = 0.01 درجه سانتیگراد است. توجه به این نکته ضروری است که خود گرمایش مؤثر یک عنصر به میزان متوسطی که در آن غوطه ور است بستگی دارد. به عنوان مثال ، یک RTD می تواند 100 برابر بیشتر از هوای در حال حرکت که این مشخصات برای آن استفاده می کند ، در هوای آرام 100 درجه بالاتر گرم کند.
از آنجا که مقاومت RTD را با کشیدن جریان از طریق آن اندازه گیری می کنیم ، قدرت I2R که توسط RTD از بین می رود باعث گرم شدن خود عنصر می شود. خود گرمایشی مقاومت RTD را تغییر داده و باعث افزایش خطا در اندازه گیری می شود. تأثیر منفی گرمایش خود را با تأمین جریان تحریک پایین می توان به حداقل رساند. برخی از ابزارها از جریان های تحریک RTD به 0.1 میلی آمپر استفاده می کنند تا این خطا را به حداقل برساند.
در مثال بالا ، این امر می تواند خودمختار را به 1 0.001mW / 50mW / ° C = 0.00003 ° C کاهش دهد ، یک مقدار ناچیز ، حتی در هوای آرام. بزرگی این خطا از نظر معکوس با ظرفیت عنصر سنسور برای اتلاف گرما متناسب است. این محصولی از مصالح ، ساخت و سازها و محیط زیست آن است.
عناصر RTD كوچك اثرات خود گرمايي بالاتري دارند زيرا مناطق سطح كوچك تري دارند كه باعث از بين رفتن گرما مي شوند. شاید بدترین حالت RTD با فیلم نازک باشد که به طور معمول دارای مقاومت حرارتی بالا و مساحت کمی سطح متناوب برای از بین بردن گرما است. به طور معمول ، یک ثابت اتلاف در مشخصات حسگر RTD ارائه می شود.
این عدد مربوط به توان مورد نیاز برای بالا بردن دمای RTD با یک درجه دما است. بنابراین ، یک ثابت ضایعات 25mW / ° C نشان می دهد که اگر تلفات توان I2R در RTD برابر با 25 مگاوات باشد ، RTD با 1 درجه سانتیگراد گرم می شود. ثابت دفع معمولاً تحت دو شرط مشخص می شود: هوای آزاد و یک حمام روغن خوب هم زده. این امر به دلیل اختلاف ظرفیت محیط برای انتقال گرما از دستگاه است. از بین رفته انرژی ناشی از RTD و ثابت شدن اتلاف ، می توان از افزایش دمای گرمایش خود استفاده کرد:
ΔT = P / PD
جایی که ΔT = افزایش دما به دلیل خود گرمایشی در درجه سانتیگراد؛
P = توان اتلاف شده در RTD از مدار در W؛
و PD = ثابت اتلاف RTD در W / ° C.
خلاصه معایب سنسور اندازه گیری دما RTD
خطاهای خود گرمایشی در اثر عدم توانایی عنصر RTD در اتلاف گرمای حاصل از توان مورد نیاز اعمال شده از طریق جریان اندازه گیری ایجاد می شود. استاندارد ASTM هنگام استفاده از 33 مگاوات در آب 25 درجه سانتیگراد ، حداکثر 1 درجه سانتیگراد را دارد ، در صورت استفاده از حداکثر جریان عملیاتی ، IEC به حداکثر خطای 0.05 درجه سانتیگراد در آب 25 درجه سانتیگراد نیاز دارد. این روشهای آزمایش روشهای مقایسه آزمایشگاهی مناسبی هستند برای PRTهایی که با یک فروپاشی مناسب در یک فرآیند نصب می شوند ، جریان عملیاتی 1 میلی آمپر است یا کمتر است ، بنابراین قدرت (I2R) برای یک 100 Ω PRT نیز اندک است (0.02-0.39 مگاوات). در سنسورهایی که مقاومت در محدوده 500-1000 Ω دارند ، خطاهای لجر ممکن است رخ دهد یا وقتی این فرآیند شرایط انتقال حرارت ضعیفی مانند هنوز هوا یا گازهای کم فشار را نشان می دهد.
