Temperature Instrument

1.   온도

 

oC : 물의 어는점과 끓는 점을 100등분 하여 0 oC와 100 oC로 나타낸 것

oK :  oC + 273.15 (절대 온도)

 

1.1  Temperature Conversion Formula

 

  1) ℃=K－273.15 , K=℃ + 273.15

  2) ℃=(℉－32) x 5/9 , ℉=℃x 9/5 + 32

  3) ℃=。R x 5/9-273.15  , 。R = ℃ x 9/5 + 491.67

  4)。R=℉+ 459.67 , ℉=。R－459.67

  5)  K=(℉－32) x 5/9 + 273.15 , ℉=(K－273.15) x 9/5 + 32

  6)  K=。R x 5/9  , 。R = K x 9/5

 

*  ℃ (Degrees Celsius)

  *  ℉ (Degrees Fahrenheit)

  *  K (Kelvin)

  *。R (Degrees Rankine)

 

2.   온도계의 종류

 

2.1  열전대 (Thermocouple)

 

2.1.1 원리

 

서로 다른 2종류의 금속 A, B를 융합하여 그 양단에 온도차가 있으면 양단간에 기전력이 발생한다. 이것을 열 기전력이라 부르며, 이 현상을 Seeback효과라고 부른다.

열전대는 이 현상을 이용하여 온도를 측정하기 위해 만들어진 소자이다.

 

2.1.2 용도 및 특징

 

- 온도의 지시, 기록, 조정 등 다양한 용도로 사용할 수 있다

- 가격이 저가이고, 정확성이 높다

- 현장 지시 및 원격 전송 지시가 가능하다

 

2.1.3 종류와 이용 구분 (ISA Type)

 

T/C를 규격화 한 것으로 온도 범위에 따라 적절한 Type을 선정하여 사용한다. ‘K Type’이 가장 광범위하게 사용되고 있다.

 

2.1.4 SHEATH

 

Sheath란 Sensing Element를 감싸고 있는 부분으로 Element의 보호를 위한 용도이다 따라서, 보호관은 유체의 특성 (부식성, 압력, 온도, 기계적 강도)을 만족하는 재질을 선정하고, 응답 시간, 오차를 적게 하는 구조가 요구된다.

 

2.1.5 SHEATH 열전대의 특징

 

- 내진성이 우수하고, 주위의 영향을 덜 받음

- 열전대의 소선 전달 특성이 좋고 응답이 빠르다

- 극히 가늘게 제작 가능

- 가공이 간단하여 복잡한 장소에도 사용 가능

- 기계적 강도가 중요 요소이므로 유속이 빠른 곳이나, 고형 물질을 포함한 유체에는 주의를 요함 (Thermowell을 사용하지 않을 때)

 

2.2  측온 저항체 (Resistance Temperature Detector)

2.2.1   원리

 

금속 또는 반도체의 전기저항은 온도에 따라 변화하는데, 역으로 이 저항치를 BRIDGE등으로 측정함에 따라 금속 또는 반도체가 놓여 있는 주변 온도를 측정 할 수 있다. 이 목적에 사용되는 저항체를 측온 저항체 (Resistance Temperature Detector)라 한다.

 

2.2.2 종류와 상용 구분

 

(1) 순 금속 : 백금, 동,니켈

         저온 영역을 제외하면 비교적 광범위 온도에 걸쳐 직선성이  저항 변화가 나타남

 

(2) 합금 : 콘스탄탄

         저온 영역에서는 순 금속보다 감도가 양호

 

(3) 반도체 : 써미스터, 실리콘, 게르마늄

         반도체는 온도가 놓으면 저항치가 내려간다. 금속보다 감도는 좋지만 직선성이 좋지 않다

         공업적으로는 백금 측온 저항체가 많이 사용

 

2.2.3 백금 측온 저항체

 

백금 측온 저항체는 순도 99.99%이상의 고순도 백금인 극세선 (소선경 0.005mm 정도)을 5~10mm폭의 단상 마이카 판의 양단에 홈을 넣고, 이 홈에 따라 백금 소선이 감겨져 있다

GLASS봉에 감아 GLASS피복한 것이 많고, 저항을 측정하기 위해 도선을 취부한다. 일반적으로는 기계적, 환경적 보호를 위하여 금속 보호관에 보호되어 있다.

현재 규격서에 규정되어 있는 0OC에서 저항치는 50W과 100W의 2종류가 있다

 

2.2.4 측온 저항 온도계의 구조

 

(1) MICA TYPE

         4~10 mm폭의 짧은 형태의 마이카 판에 백금 저항선을 붙인 것으로, 소자와 보호관 사이에 열전도와 진동에 견디기 좋게 하기 위하여 금속으로 덮개를 붙인 것이 있다

 

(2) GLASS TYPE

         2~4 mm의 직경을 하고 있으며 고순도의 백금선이 GLASS에 넣어져 있기 때문에 저온에서 고온까지 사용할 수 있으며, 특히 소형화가 가능 하므로 SHEATH형 백금 측온 저항계 등으로 실용화 되어 있다.

 

(3) CERAMIC TYPE

         코일 형태의 고순도의 백금선이 고순도의 재결정 알루미나 세라믹의 구멍 속에 넣어진 상태에서 고온까지 열전대보다 정밀도 높은 온도 측정을 할 수 있는 측온 저항 소자이다.

 

2.2.5 측온 저항체의 배선 방법

 

측온 저항체를 사용하여 온도 측정하는 경우는 원격 측정하는 것이다. 온도 저항체를 사용하는 경우는 원리적으로 저항 변화에 의한 측정이므로, 도중에 배선 저항이 크기나 변화가 측정 오차로 되지 않도록 하여야 한다