長期安定性に優れる測温抵抗体温度計の原理，特徴について

2022 9/13

2021-12-13 2022-09-13

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測温抵抗体温度計とは，熱電対と共に工業用，産業用の温度計として広く利用されています。測定方法は素子の抵抗値を読むことにより，それを温度へ変換します。

素線の材料

素線の材料の特徴として，

などが挙げられますが，JISには白金測温抵抗体のみが規定されています。

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白金以外にもニッケルや銅がありますが，管理人は使用したことがありません。

下に測温抵抗体の特徴をまとめます。

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長期安定性ということがポイントですね。信頼性の高い測定ができることはとても大切です。

現在はセラミック浮遊タイプがほとんどのような気がします。シースに入っていることや温度計保護管に入れて使用することも多いかと思います。

測温抵抗体に一定の電流を流し，その両端の電圧値を電流で割ると測温抵抗体の抵抗値が求まります。この抵抗値を温度に換算しています。

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オームの法則の「E = IR」で簡単に抵抗値が求まることがわかりますね。

『2線式の回路構成』は単純に配線抵抗があるため，外気温の変化により測定誤差を生じてしまします。

以下に工業用とで用いられる『3線式の回路構成』を示す前に，ブリッジ回路について説明します。

ブリッジ回路はR1×R3=R2×R4のとき，検流計Gには電流が流れないという法則があります。「ホイートストンブリッジ回路」といいます。

次に温度計を接続したブリッジ回路を示します。R3は可変抵抗です。

先程のブリッジ回路のR3にあたる抵抗はB-B間の配線抵抗「r」と可変抵抗「R3」です。R4にあたる抵抗は配線抵抗「r」と検出端の「R」(素線)となります。

可変抵抗R3を検流計Gに電流が流れない抵抗値に変化させると

R1×(R3+r)=R2×(R+r)

となります。R1=R2なので，

R3+r=R+r

となり，R3=Rとなることがわかります。『3線式の回路構成』で接続すると，配線抵抗rを無視することができるため，配線による誤差がなくなります。

さらに4線式と高精度に測定できる方法があるのですが，ここでは割愛します。

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入社以来計装エンジニアをやっていますが，4線式は見たことがありません笑

注意事項として測温抵抗体には規定電流以下の電流で測定しなければなりません。規定電流1mAの測温抵抗体に2mAの測定電流を流すと発熱し，実際の測定したい温度より高い温度を表示してしまうため注意が必要となります。

測温抵抗体温度計の不具合・トラブルについて以下にまとめます。

指示が振り上がる
素線の断線による指示の振り上がりです。上図のA,Bが断線した場合は抵抗値が無限になるため，指示が振り上がってしまいます。
指示が振り下がる
素線の断線による指示の振り下がりです。上図のbが断線した場合は振り下がります。電圧がかからなくなるためです
規格混同による誤差
変換器など設定が間違っていないか。Pt100Ω or JPt100Ωを混同していないか確認が必要です。
自己発熱による誤差
規定電流以上の電流を流していないか確認も必要です。規定電流はJIS規格に制定されています。
絶縁低下による誤差
設置雰囲気の影響(多湿環境等)や絶縁材の劣化，製造時の水分の侵入などの使用中に絶縁抵抗が低下することがあります。絶縁低下の具合により測定に誤差を生じる場合や，測定自体が不能になる場合があります。