2.3.3. Введение поправки на температуру холодного спая

Величина термоЭДС зависит от температуры как горячего, так и холодного спаев. Поэтому, если температура холодного спая при градуировке была равна t_о, то ЭДС термопары Е( t, t) при температуре холодного спая t^_о будет отличаться от градуировочного значения Е (t, t _о) на величину такой ЭДС, которую развивает термопара, если ее горячий спай находится при температуре t, а холодный спай – при температуре t_о.

Пример. Определить истинную температуру горячего спая термопары, если пирометр показывает 500 ⁰С, а температура холодного спая t= 50 ^оС.

По градуировочной кривой (рис. 6) находим ЭДС этой термопары при температуре горячего спая 50 ^оС: Е (tt_о) =Е (50 ^оС, 0 ^оС) = = 3 мВ, а также величину ЭДС, соответствующую показанию пирометра Е (500, 50) = 35 мВ.

Истинную температуру горячего спая находим по величине

Е (t, 0) = Е (500, 50) + Е (50,0) = 35+3 = 38 мВ. По градуировочной кривой (см. рис. 6) получаем t = 540 ^оС.

Вместо градуировочной кривой при введении поправки на температуру холодного спая можно использовать также градуировочные таблицы, соответствующие данной термопаре.

Рис. 6. Градуировочная кривая термопары

2.3.4. Характеристика материалов электродов термопар

Применяемые для измерения температур термопары по материалам электродов могут быть разбиты на 3 группы:

1. термопары из благородных металлов;

2. термопары из неблагородных металлов;

3. термопары из металлических электродов в паре с неметаллами и химическими соединениями.

Наиболее распространенными являются термопары 2-й группы вследствие своей дешевизны, механической прочности и достаточной химической стойкости. Их характеристики даны в таблице.

Термопары 1-й группы применяются при измерении более высоких температур и в лабораторных условиях как эталонные.

Из термопар 1-й группы выпускается стандартная термопара "ТП", имеющая электроды «платина-платинородий» с пределами измерения: длительное время – до 1300 ^оС; кратковременно – до 1600 ^оС.

2.4. Электрические термометры сопротивления

Электрическими термометрами сопротивления называются приборы или устройства, служащие для измерения температур и

Характеристика термопар 2-й группы из неблагородных металлов

№ п/п	Наименование	ТермоЭДС в милливольтах при t=100 ^0С tо = 0 ^0С	Верхний температурный предел измерений, ^0С		Стандартная или нет	Физико-химические свойства
			Длительный нагрев	Краткий нагрев
1	Медь-копелевая "ТМК"	4,75	350	500	да	Быстрая окисляемость при 350 ^0С
2	Железо-копелевая "ТЖК"	5,75	600	800	да	Мало окисляется до 600 ^0С, но ржавеет
3	Хромель-копелевая "ТХК"	6,95	600	800	да	Применяется при наличии влаги вместо "ТЖК"
4	Хромель-алюмелевая "ТХА"	4,10	900	1250	да	Наилучшая стойкость против окисления при высоких температурах
5	Медь-константановая "ТМК"	-	350	-	нет	-
6	Железо-константановая "ТЖК"	-	600	-	нет	-

состоящие из электроизмерительного прибора и подключенного к нему термометра сопротивления.

Термометры сопротивления широко применяются для измерения температур от –200 до + 500 ⁰С с точностью 1-1,5 % от максимального значения шкалы.

Принцип действия термометров сопротивления основан на свойстве веществ изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры.

Чистые металлы при нагревании на 1 ⁰С увеличивают свое сопротивление на 0,4-0,6%, а полупроводники (окислы металлов) уменьшают на 1,6-

Рис. 7.

Платиновый термометр

сопротивления

3,6%.

В промышленных условиях сопротивление термометров измеряется неуравновешенными мостами и автоматическими уравновешенными мостами.

Достоинствами электрических термометров сопротивления являются: высокая степень точности; возможность присоединения нескольких термометров сопротивления к одному измерительному прибору; возможность автоматической записи измеряемой температуры.

Платиновый термометр сопротивления представлен на рис. 7. Основные части теплочувствительного элемента термометра на слюдяной пластинке следующие: 1слюдяная пластинка с зубчатой нарезкой; 2платиновая проволока; 3выводы из серебряной проволоки; 4слюдяные пластины (изоляторы); 5серебряная лента, укрепляющая слюдяные пластинки.

Термометры сопротивления изготавливаются из тонкой проволоки (платина, медь, никель, железо), намотанной на каркас из слюды, кварца или фарфора без всяких механических напряжений, во избежание изменения сопротивления проволоки.

Сверху пластинка изолируется слюдяными накладками, которые скрепляются серебряными лентами в общий пакет. Теплочувствительный элемент вставляют в металлическую трубку, а затем в защитную арматуру, изготовляемую из нержавеющей стали в той своей части, которая погружается в измеряемую среду.

Для технических измерений выгодно применять высокоомные термометры сопротивления, так как они позволяют использовать более грубые измерительные приборы и уменьшают погрешность, возникшую вследствие изменения сопротивления соединительных проводов от температуры. Однако высокоомные термометры, изготовленные из более тонкой проволоки, менее надежны, поэтому обычно применяют технические термометры с сопротивлением от 45 до 50 Ом при 0 ⁰С.

Кроме проволочных, используют малогабаритные полупроводниковые термометры сопротивления.

Правила монтажа и эксплуатации

1. Термометр сопротивления должен так погружаться в измеряемую среду, чтобы середина теплочувствительного элемента находилась в центре потока.

2. Сопротивление соединительных проводов должно быть не более 5 Ом.

3. Сила измерительного тока должна лежать в пределах от 2 до 9 мА, чтобы не вызывать дополнительного нагрева теплочувствительного элемента.