Roberto Sozzi (ARPA Lazio) Teodoro Georgiadis (CNR-IBIMET ...

9 - TECNICHE PER L’OSSERVAZIONE DEL PBL.—————————————————————————⎯⎯——————————conduttore inseriti come resistenze in appositi circuiti elettrici. In effetti tali sensori presentano unavariazione di resistenza elettrica direttamente proporzionale alla variazione della loro temperatura. Larelazione matematica che lega il valore di resistenza elettrica R alla temperatura T prende il nome dicurva caratteristica. Tra tutti i metalli citati, il platino è sicuramente il più interessante, soprattutto per lasua relativa stabilità chimica, e in effetti la maggior parte delle termoresistenze (RTD) sono in realtàresistori di platino (PRT).Per determinare la curva caratteristica di una RTD si può procedere nel modo seguente. Si determinila resistenza elettrica R 0 ad una temperatura nota T 0 . La resistenza R(T) ad una data temperatura T èdescritta con ottima approssimazione dalla relazione seguente:R2[ ]( T ) = R + α ( T − T ) + β ( T − )1 T0 00[9.55a]Nella Tab. 9.3 sono indicati i coefficienti α e β per i principali metalli impiegabili come RTD. Perl’impiego della (9.55a) è necessario essere in grado di determinare la resistenza del materiale dellaRTD (normalmente il Pt) alla temperatura T 0 , cosa che, per un filo di lunghezza L e di diametro D, puòessere fatta mediante l’impiego della relazione:R2( π )1= 4Lσ − D[9.55b]in cui σ -1 è la resistività elettrica (Ω m), che a 20°C è pari a 1.2⋅10 -7 per il Pt, 1.9⋅10 -8 per il Cu,6.8⋅10 -7 per il Ni e 5.5⋅10 -7 per il W.Conduttore α βTungsteno 4.50 10 -3 0.5 10 -6Rame 4.30 10 -3 -Platino 3.92 10 -3 -0.55 10 -6Nickel 6.70 10 -3 -Tab. 9.3: coefficienti α e β.Nelle applicazioni pratiche più comuni si considera come RTD una resistenza al platino che a 0°C abbiauna resistenza elettrica esattamente di 100Ω. Una termoresistenza di questo tipo prende il nome diPT100 ed è costituita da uno spezzone minuscolo di filo di Pt collegato ad un opportuno circuitoelettrico capace di rilevare e determinare la sua resistenza che, come visto, risulta direttamenteproporzionale alla temperatura media dello spezzone stesso. Dalla conoscenza di R 0 e della curvacaratteristica è immediato ottenere il valore della temperatura.Struttura fisica di una termoresistenzaLe RTD più diffuse in campo industriale ed in meteorologia sono frequentemente costituite da fili diplatino (di regola incamiciati in cementi polimerici o ceramici, in modo da ritardarne la corrosione daevitare lesioni meccaniche) di dimensioni calibrate, in modo che la resistenza a 0°C sia pari a 100 Ω.La scelta di una termoresistenza di Pt deriva dal fatto che essa presenta un’elevata accuratezza ed uncomportamento molto stabile nel tempo. In aggiunta, la curva di risposta temperatura/resistenza ha unandamento molto regolare, che, per quanto non lineare, si presta molto bene ad una linearizzazionetabellare. La geometria indicata è tipica dei sensori destinati a misure di routine, per i quali la velocità dirisposta non è la qualità più importante. Tuttavia la protezione offerta dal materiale incamiciante può———————————————————————————⎯⎯————————- 366 -