Одним из физических свойств, используемых для измерения температуры, является свойство процодников и полупроводников менять электрическое сопротивление в зависимости от температуры. Этот метод, относящийся к группе электрических методов измерения неэлектрических величии (в данном случае температуры), получил название метода электрических термометров сопротивления и нашел широкое распространение в измерительной технике. Кроме измерения температуры, электрические термометры сопротивления применяют для определения состава газов (электрические газоанализаторы), влажности газов и для других измерений.>сновным узлом комплекта, использующего этот принцип, является собственно термометр сопротивления.
Материал должен иметь большое удельное электрическое сопротивление, чтобы при малых габаритах чувствительного элемента иметь большое начальное сопротивление.
Материал должен быть устойчив к воздействиям окружающей среды при рабочих температурах и не менять механических и, в особенности, электрических свойств.
Он должен быть легковоспроизводимым, т. е. должно быть обеспечено получение отдельных партии, обладающих рапными значениями удельного электросопротивления р и, самое главное, температурного коэффициента электросопротивления а.
Большой интерес представляют полупроводниковые сопротивления, известные под названием термисторов. Полупроводниковые термометры сопротивления имеют отрицательный температурный коэффициент порядка — (0,03-г-0,04) 1/град,т. е. по абсолютной величине примерно в 8—10 раз больше, чем у металлов. Вследствие этого полупроводниковые термометры могут быть сделаны очень небольших размеров, объемом меньше 0,5 см3, >и наряду с этим большого сопротивления (более 1000 ом >при 20° С). Температурная область их применения от — 120 до + 200° С и выше. Однако полупроводниковые термометры сопротивления пока еще не получили широкого применения в промышленности. Их изготовляют отдельные научно-исследовательские институты и лаборатории в сравнительно небольшом количестве главным образом для собственных нужд, основная же приборостроительная промышленность пока их для широкого применения не выпускает.
Полупроводниковые термометры сопротивления еще не удовлетворяют требованиям взаимозаменяемости и постоянства характеристики.
Работы по усовершенствованию полупроводниковых термометров и материалов для них ведутся, и можно рассчитывать, что через некоторое время они будут внедрены в эксплуатацию. Однако к настоящее время основным типом термометров сопротивления являются проводниковые чувствительные элементы, которые сделаны из тонкой металлической проволоки.
К, четырем требованиям, которые были указаны в начале настоящего параграфа, нужно добавить еще одно, относящееся к проводниковым термометрам: материал (можно конкретно указать: металл) должен легко поддаваться механической обработке (протяжке).
Устройство и конструкция термометров сопротивления
Для получения надежного и точного измерения нужно, чтобы приращение сопротивления термометра в зависимости от температуры имело большую величину. При одном и том же материале для увеличения приращения надо иметь большее начальное сопротивление. Кроме того, при так называемой двухпроводной системе (термометр соединен с измерительным устройством двумя медными проводами") изменение сопротивления соединительных проводов резко сказывается на величине погрешности. Увеличение R0 снижает эту погрешность. С другой стороны, большое сопротивление термометра требует применения более тонкой проволоки (чтобы не увеличивать габариты чувствительного элемента), что в свою очередь вызывает уменьшение механической прочности обмотки термометра и больший нагрев термометра измерительным током, т. е. ведет к дополнительной погрешности. Нагрев измерительным током сказывается меньше в термометрах с улучшенной теплопередачей.
В отечественных термометрах сопротивления приняты следующие значения R0: >для медных 53 ом, >для платиновых 46 и 100 ом. >
Основной деталью термометра сопротивления является каркас, им который наматывается проволока чувствительного элемента. И случае медных термометров сопротивления, у которых обмотка выполнена из изолированной медной проволоки, каркас выполняется и виде цилиндрического стержня или трубки из пластмассы (иногда и металла).
Проволока обмотки наматывается бифилярио, начиная снизу, на зубчатую пластинку, соприкасаясь со слюдой по всей длине. Для защиты платиновой обмотки от повреждений при монтаже зубчатая пластинка с обеих сторон прикрывается слюдяными пластинками таких же размеров, но без резьбы. Этот способ требует применения высокосортной слюды, которая должна отличаться механической прочностью для возможности нарезки зубцой и отсутствием вредных вкраплений (железа и пр.), так как иначе при высоких температурах появляется опасность химических реакций между платиной и материалом вкраплений, что может привести к изменениям как удельного сопротивления материала термометра, так и его температурного коэффициента. Преимуществом намотки на пластинку является малый размер элемента сопротивления и возможность помещения в одну защитную оболочку двух (и даже трех) термометров без увеличения размеров арматуры и без особых затруднении при монтаже. Возможность помещения в одну оболочку нескольких элементов сопротивления желательна и даже необходима, например, при часто встречающейся одновременной работе показывающего и записывающего приборов, измеряющих температуру одной и той же точки (присоединение к одному чувствительному элементу более чем одного измерительного прибора недопустимо). Недостатками способа намотки на слюдяную пластинку являются:
а) возможность разрыва обмотки из-за расслаивания слюды под влиянием расширения воздуха, вкрапленного в слюду(серебристая слюда) или выделения кристаллизационной воды;
б) вибронеустойчнвость и большая инерционность термометра вследствие наличия воздушного зазора между пластинкой слюды с. намоткой и стенками защитного чехла.
Мы в социальных сетях:
