Un thermomètre à résistance thermique est un capteur qui mesure avec précision la température sur la base du principe selon lequel la valeur de la résistance d'un matériau conducteur ou semi - conducteur change systématiquement avec la température. Son cœur réside dans l’utilisation de la « caractéristique résistance - température » du matériau pour déterminer indirectement et précisément la valeur de la température en mesurant avec précision le paramètre électrique de la résistance.
I. principe physique de base: effet de température de la résistance
La pierre angulaire de son fonctionnement est la relation intrinsèque entre la résistivité électrique de la matière et la température. Pour un conducteur métallique de haute pureté (par example platine, cuivre), dans sa gamme thermométrique efficace, il présente une bonne corrélation positive reproductible entre la résistivité et la température, c'est - à - dire une augmentation de la température, une intensification du Mouvement thermique des atomes et une augmentation de l'effet de diffusion sur les électrons se déplaçant directionnellement, ce qui entraîne une augmentation régulière de la valeur de la résistance. Cette relation de variation est déterminée et calibrable, ce qui permet d'extrapoler la température en mesurant la résistance. Afin d'assurer l'uniformité et la précision au niveau international, les normes pertinentes imposent des règles strictes sur la relation résistance - température pour des matériaux spécifiques, en particulier le platine.
II. Mécanisme de mesure de la température et chaîne de conversion du signal
L'ensemble du processus de thermométrie de la thermorésistance est une chaîne de conversion et de traitement du signal de précision, dont les maillons sont les suivants:
Conversion primaire et thermosensible: l'élément thermosensible (généralement un fil métallique extrêmement fin, enroulé ou déposé sur un squelette isolant) échange de la chaleur avec le milieu testé, atteignant un équilibre thermique. Un changement de température (Δt) provoque directement et linéairement un changement correspondant et précis (Δr) de la valeur de résistance propre de l'élément thermosensible. Cette étape complète la transition primaire la plus critique de la « quantité thermique » (température) à la « quantité électrique » (résistance).
Mesure de résistance de précision: comment mesurer précisément ce petit changement de résistance est au cœur de la précision garantie. On utilise généralement un pont de Wheatstone ou un circuit de mesure plus précis. L'utilisation de la résistance thermique en tant que bras de la route du pont de mesure perturbe l'équilibre du pont lorsque sa valeur de résistance varie avec la température, produisant un signal de tension de l'ordre du millivolt proportionnel à la quantité de variation de la résistance. Pour surmonter les erreurs de mesure causées par la résistance du fil de connexion lors de la transmission à distance, la méthode de câblage à trois ou quatre fils est couramment utilisée pour compenser ou éliminer efficacement l'effet de la résistance du fil de conception du circuit.
Traitement et linéarisation du signal: les signaux faibles en sortie du pont doivent être amplifiés par un amplificateur de mesure. Par la suite, en raison de la ligne droite idéale que la courbe de relation thermorésistance - température réelle n'est pas, elle est linéarisée par un microprocesseur intégré ou un circuit spécialisé, assurant une relation linéaire très cohérente du signal de sortie avec la valeur de la température sur toute la plage de mesure de la température.
Sortie de Signal Standard: le signal après amplification, linéarisation et compensation de température est finalement converti en un signal de courant analogique standard industriel de 4 à 20 ma ou en un signal numérique qui peut être transmis à distance et sans interférence à un compteur d'affichage, un enregistreur ou un système de contrôle pour une surveillance et un contrôle complets de la température.
En résumé, le thermomètre à résistance thermique convertit avec précision la température en valeur de résistance grâce à son élément thermosensible, puis via un circuit électronique de mesure et de traitement sophistiqué, convertit finalement cette valeur de résistance en un signal normalisé pouvant être transmis et contrôlé à distance, permettant ainsi une mesure de température de haute précision et de grande stabilité, largement utilisée dans le contrôle des processus industriels et les expériences scientifiques.