熱抵抗体の原理及び構造

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熱抵抗体は、中低温域で最も一般的に使用される温度検出器です。その主な特徴は、測定精度が高く、性能が安定していることです。その中で、白金抵抗温度計の測定精度は最も高く、工業分野の温度測定に広く利用されるだけでなく、標準的な基準器としても製造されている。 1．熱抵抗式温度測定の原理と材料　熱抵抗式温度測定は、金属導体の抵抗値が温度の上昇に伴って増加するという特性を利用して温度を測定する方法である。熱抵抗体はほとんどが純金属材料で作られており、現在最も多く使用されているのは白金と銅です。その他、近年ではイリジウム、ニッケル、マンガン、ロジウムなどの材料を使って熱抵抗体を製造するようになってきました。 2．熱抵抗体の構造　（1）精密型熱抵抗体　熱抵抗体の温度測定原理からわかるように、測定される温度の変化は熱抵抗体の抵抗値の変化を通じて直接測定される。したがって、熱抵抗体のリード線などの各種導線の抵抗値の変化が温度測定に影響を与えることになる。リード抵抗の影響を排除するため、一般に3線式または4線式が用いられる。 （2線式：2本の線で電源と信号の両方を伝送する方式です。つまり、センサーからの出力である負荷と電源が直列に接続されており、電源は外部から供給され、負荷と直列につながって負荷を駆動します。）三線式：三線式センサーとは、電源のプラス極と信号出力のプラス極が分離されているが、両者でCOM端子を共有するものです。四線式：電源用の線が2本、信号用の線が2本。電源と信号は別々に動作します。） （2）装甲型熱抵抗体 装甲型熱抵抗体は、感温素子（抵抗体）、リード線、絶縁材料、ステンレス鋼の保護管を組み合わせた堅固な物体で、その外径は一般的にφ2～φ8mmです。一般型の熱抵抗体と比べて、以下のような利点があります：①小型で、内部に空気層がなく、熱慣性が小さく測定遅延も少ない；②機械的特性に優れ、耐振性・耐衝撃性がある；③曲げやすく、取り付けが容易④長寿命。 （3）端面熱抵抗体　端面熱抵抗体の感温素子は、特殊処理された抵抗線で巻かれており、温度計の端面に密着している。一般的な軸方向熱抵抗体と比べて、測定対象となる端面の実際の温度をより正確かつ迅速に反映するため、軸受やその他の機械部品の端面温度の測定に適している。 （4）防爆型熱抵抗体 防爆型熱抵抗体は、特殊構造の接続箱を通じて、外殻内部の爆発性混合気体が火花やアークなどの影響で爆発した場合でも、その爆発を接続箱内に限定するため、生産現場で爆発が引き起こされることはない。隔爆型熱抵抗体は、Bla～B3cクラス区域内の爆発危険場所における温度測定に使用できます。 3．熱抵抗温度測定システムの構成 熱抵抗温度測定システムは、一般的に熱抵抗、接続用導線、表示計器などで構成される。以下の2点に注意する必要があります： ①熱抵抗体と表示計器の分度番号は一致していなければならない ②接続導線の抵抗値変化の影響を排除するため、3線式接続法を採用しなければならない 熱抵抗体という名前の通り、その抵抗値は温度変化に応じて変化します。例えば、直線性が良い白金線や銅線で作られた抵抗体などです。産業用熱抵抗体には、一般的にPt100、Pt10、Pt1000、Cu50、Cu100が使用されます。白金製の熱抵抗体の測定範囲は、通常マイナス200度から800度までです。一方、銅製の熱抵抗体の場合は、マイナス40度から140度までとなります。 白金線で作られた熱抵抗体の場合、その分度号はPt100と呼ばれる。つまり、0度の時の抵抗値は100オームであり、マイナス200度の時は18.52オーム、200度の時は175.86オーム、800度の時は375.70オームとなります。 例えば、銅線で作られた熱抵抗で、目盛り番号はCu50です。0度の時の抵抗値は50オームで、100度の時は71.400オームです。 熱抵抗の式はすべてRt=Ro(1+A*t+B*t*t)という形であり、tは摂氏温度を表し、Roは摂氏0度時の抵抗値です。A、B、Cは定められた係数で、Pt100の場合、Roは100になります。 分度号の定義：温度範囲を表し、各分度号に対応する熱電対または測温抵抗体が、どの温度で何ボルトまたはミリボルトの電圧を出力するかを示すものです。