Wika: детектор температуры с проволочным или тонкопленочным сопротивлением: что лучше?

Многие технологические предприятия используют проволочные или тонкопленочные резистивные температурные детекторы (RTD) для обеспечения эффективной и безопасной работы. Эти два типа термометров сопротивления имеют разные свойства, и у каждого есть свои плюсы и минусы. На самом деле, это сравнение разных приборов, применяемых в одних целях. Добавление к путанице заключается в том, что европейский стандарт учитывает различия, в то время как американский стандарт относится к ним одинаково.

Какой из них лучше, проволочный или тонкопленочный резистивный температурный детектор (RTD)? Ответ зависит от нескольких факторов, особенно от технологической среды, в которой используется детектор. Ещё большую путаницу вносят разные стандарты, IEC и ASTM.

Чтобы выяснить, какой промышленный термометр сопротивления лучше подходит для конкретных задач, необходимо понять структуру каждого датчика и узнать больше об их преимуществах и недостатках.

Различия между проволочными и тонкопленочными резисторами Wika

Более старые проволочные резисторы состоят из тонкой платиновой проволоки, обернутой и сплавленной внутри стеклянного корпуса или встроенной в керамику. Стеклянные проволочные резисторы могут выдерживать определенную вибрацию, но становятся менее точными при температурах выше + 400 ° C (+ 752 ° F), когда свойства стекла начинают изменяться. Это изменение увеличивает электропроводность и приводит к потере точности датчика. Керамические проволочные резисторы, с другой стороны, испытывают меньший дрейф из-за механических сил во время изменений температуры, но они подвержены разрушению при вибрации.

В тонкопленочном резисторе очень тонкий слой платины нанесен на керамический носитель. Затем платиновая пленка и проводные соединения герметизируются вместе со слоем стекла. Недостатком использования данного типа RTD является то, что платиновая пленка, керамическая основа и слой стекла ведут себя по-разному при разных температурах. Когда температура слишком низкая (−50 ° C / −58 ° F) или слишком высокая (+ 500 ° C / + 932 ° F), измерение, проведенное с помощью тонкопленочного резистора, может отклоняться больше от фактического значения, чем при измерении проволочным резистором. Это отклонение не имеет ничего общего с качеством материалов и качеством производства, но является результатом исполнения и типа используемых материалов и учтено в стандарте МЭК.

С другой стороны, тонкопленочные резисторы имеют небольшой размер и очень хорошо противостоят вибрациям благодаря их меньшей массе (весу) и конструкции. Они также более чувствительны к настройкам.

Стандарты IEC 60751 и ASTM E1137/E1137M

Из-за своих больших размеров, более высокой цены и чувствительности к вибрациям детекторы с проволочной обмоткой теряют популярность и заменяются тонкопленочными датчиками. Стандарт IEC 60751 (DIN EN 60751) для промышленных платиновых термометров сопротивления и платиновых датчиков температуры был исправлен в 2008 году с учетом различий между проволочными и тонкопленочными резисторами. В нем перечислены классы допусков и диапазоны температур отдельно (таблица 1). В этом стандарте нет места для неправильного толкования, поскольку в нем четко определены классы точности для каждого типа детектора температуры сопротивления.

Таблица 1: Стандарт IEC 60751 для термометров, использующих проволочные и тонкопленочные резисторы

Стандарт ASTM E1137 / E1137M был пересмотрен в 2014 году, но не было внесено никаких поправок, учитывающих различия в поведении проволочных и тонкопленочных резисторов. Этот стандарт продолжает работать с двумя классами допусков (класс A и класс B), оба из которых определены для диапазона температур от -200 ° C до + 650 ° C (от -328 ° F до + 1200 ° F), независимо от типа датчика.

Сравнение совершенно разных вещей

Когда дело доходит до сравнения двух разных типов термометров, разные критерии, используемые в стандарте IEC 60751 и стандарте ASTM E1137 / E1137M, могут привести к путанице. На самом деле, это сравнение двух противоположных типов оборудования. На первый взгляд кажется, что ASTM-совместимые детекторы лучше, чем IEC-совместимые, так как первый охватывает более широкий температурный диапазон. Однако стандарт ASTM не учитывает влияние различий в поведении материала на точность, особенно при низких и высоких температурах (таблица 2).

Таблица 2: Температурные диапазоны (в ° C) и классы / классы допуска для проволочных и тонкопленочных термометров для стандартов ASTM E1137 / E1137M и IEC 60751

Преимущества и недостатки каждого типа RTD

Условия процесса определяют, какой тип промышленного термометра лучше подходит для применения, поскольку у каждого есть свои плюсы и минусы.

Преимущества проволочных резисторов

• Высокая точность во всем температурном диапазоне, необходимая в определенных лабораторных условиях или для таких применений, как депозитарная передача

Недостатки проволочных резисторов

• Не является виброустойчивым

• Большая длина (около 25 мм или 1 дюйм) в длину

• В 10 раз дороже, чем тонкопленочный резистор

Преимущества тонкопленочных резисторов

• Компактный размер (около 3 мм или 1/8 дюйма) в длину

• Виброустойчивость благодаря малой массе и отсутствию движущихся частей делает их идеальными для использования в компрессорах и подшипниках

• Чувствительная к настройке конструкция датчика

• Около 1/10 стоимости проволочного резистора

Недостатки тонкопленочных резисторов

• Потеря точности при низких и высоких температурах

Таким образом, если вам нужен высокоточный RTD в широком диапазоне температур, особенно в верхних диапазонах, более высокая стоимость проволочного резистора стоит дополнительных затрат.

С другой стороны, тонкопленочные термометры сопротивления идеально подходят для применения в пищевой промышленности, в фармацевтике и других санитарных применений, где типичные температуры процесса остаются ниже + 250 ° C (+ 482 ° F). Используя новейшие тонкопленочные технологии, линейка миниатюрных RTD-систем WIKA TR21 представляет собой доступное, экономящее место решение для измерения температуры жидких и газообразных сред. Каждый термометр сопротивления поставляется с прямым выходом датчика (Pt100 / Pt1000 в 3- или 4-проводной версии) или со встроенным датчиком с выходным сигналом 4… 20 мА. Все технологические соединения соответствуют строгим требованиям санитарных норм. Электрические компоненты защищены от влаги. Длина вставки, подключение к процессу, датчик и способ подключения могут быть выбраны в соответствии с производственными потребностями.

Благодаря низкой стоимости и другим преимуществам, тонкопленочные датчики становятся все более популярными для многих, хотя и не для всех промышленных применений.