- •1. Принцип работы термопреобразователя сопротивления
- •3. Отличие терморезисторов от металлических термопреобразователей сопротивления
- •4. Градуировка термопреобразователя сопротивления. Градуировки технических платиновых и медных термопреобразователей сопротивления
- •5. Измерительные приборы, применяемые в комплекте с термопреобразователями сопротивления
Работы 4,5
Термопреобразователи сопротивления. Контроль температуры
1. Принцип работы термопреобразователя сопротивления
Принцип действия термопреобразователя сопротивления основан на свойстве проводников и полупроводников изменять свое электрическое сопротивление при изменении их температуры.
Металлические термометры сопротивления платиновые (ТСП) градуировки гр. 20 используются при длительных измерениях в пределах от 0 до 650 °С, а термометры градуировок гр. 21 и гр. 22 - с другими номинальными сопротивлениями при температуре — от —200 до +500 °С. Термометры сопротивления медные (ТСМ) изготавливаются градуировок гр. 23 и гр. 24 для измерения температур от —50 до + 180°С [1].
Величину , характеризующую изменение электросопротивления металлов при изменении температуры, называют температурным коэффициентом сопротивления. Если Rt электрическое сопротивление при некоторой температуре t, a Rо электрическое сопротивление при 0°С, то температурный коэффициент сопротивления можно определить по формуле
Для изготовления термометров сопротивления используются металлы: Pt, Cu, Ni, Fe.
Медь (Cu). К достоинствам меди следует отнести дешевизну, легкость получения ее в чистом виде, сравнительно высокий температурный коэффициент и линейную зависимость сопротивления от температуры.
Недостатки: малое удельное сопротивление (р = 0,017 ом·мм2/м) и легкая окисляемость при температуре выше 100° С.
Никель и железо (Ni и Fe). Эти металлы обладают сравнительно высоким температурным коэффициентом и относительно большим удельным сопротивлением.
Однако этим металлам присущи и недостатки. Никель и железо трудно получить в чистом виде, что препятствует изготовлению взаимозаменяемых термометров сопротивления. Зависимости сопротивления железа и, особенно, никеля от температуры выражаются кривыми, которые не могут быть представлены в виде простых эмпирических формул. Никель и, особенно, железо легко окисляются даже при сравнительно низких температурах. Эти недостатки ограничивают применение никеля и железа для изготовления термометров сопротивления.
Полупроводниковые термометры сопротивления (термисторы) изготавливаются из окислов различных металлов с добавками. Наибольшее распространение имеют термометры сопротивления кобальто-марганцевые (КМТ) и медно-марганцевые (ММТ), использумые для измерения температур в пределах от —90 до +180 °С. Используемые материалы: оксиды Ti, Fe, Mn, Co, Ni, Cu, Ge.
2. Устройство платиновых и медных термопреобразователей сопротивления. Диапазон измеряемых температур для каждого типа термопреобразователя сопротивления
Платиновые термометры сопротивления (ТСП) выпускаются серийно для температур от –200 до +6500С соответственно градуировки согласно ГОСТ 6651-94:
50П - электрическое сопротивление от 40 до 90 Ом.
100П (Pt 100)- электрическое сопротивление от 80 до 180 Ом.
Медные термометры сопротивления (ТСМ) выпускаются серийно для контроля температур от –500С до +1800С, соответственно градуировки:
50М - электрическое сопротивление от 40 до 150 Ом.
100М - электрическое сопротивление от 80 до 300 Ом.
В
Рис.
1. Чувствительный
элемент платинового
термометра сопротивления: 1-слюдяная
пластина
с зубчатыми
краями; 2-платиновая
проволока;
3-серебряные выводы; 4-слюдяные
накладки; 5-серебряная
лента
трубку с заваренным дном, имеющую штуцерную гайку и алюминиевую головку [1].
Стандартный медный термометр сопротивления (рис.2) отечественного производства выполнен из медной эмалированной проволоки диаметром 0,1 мм, многослойно намотанной на цилиндрический пластмассовый стержень. Проволока покрыта сверху слоем лака. К концам медной проволоки припаяны выводы также из медной проволоки диаметром 1,0—1,5 мм. Собранный термометр сопротивления помещен в защитную стальную трубку.
Чувствительный элемент всех медных термометров сопротивления представляет собой бескаркасную безындукционную намотку из медной проволоки диаметром 0,08 мм, покрытую фторопластовой пленкой. К намотке припаяны два вывода. С целью обеспечения виброустойчивости чувствительный элемент помещается в тонкостенную металлическую гильзу, засыпается керамическим порошком и герметизируется.