Погрешность термоэлектрического термометра.

Одним из источников погрешности термоэлектрического термометра является несоответствие температуры свободных концов термопары температуре, при которой была произведена градуировка.

В этом случае введение поправки в функцию преобразования основано на 3-м свойстве термопары.

Вследствие неравенства температур показание гидрометрического милливольтметра не равно действительной температуре. Поправка к его показаниям приближенна может быть определена соотношением , где k – коэффициент, зависящий от измеряемой температуры и от вида термопары.

Для TXK – k=0,8÷1

TXA –k=0,98÷1,11

ТПП –k=0,82÷1,11

Другим источником погрешности термоэлектрического термометра является изменение сопротивления измерительной цепи ТП.

Терморезисторы (тр)

Терморезистором называется измерительный преобразователь, активное сопротивление которого изменяется при изменении T⁰. В качестве ТР могут использоваться металлический или резистор.

Датчики температуры с ТР называются термометрами сопротивления.

2 вида ТР: металлический и п/п.

Принцип действия и конструкция металлических терморезисторов.

Известно, что R металлов возрастает с увеличением T⁰. Для изготовления металлических ТР обычно применяются медь или платина.

Функция преобразования медного ТР линейна: , где R₀ – сопротивление при 0⁰C, – температурный коэффициент.

Функция преобразования платинового ТР нелинейная и обычно апироксимируется квадратичным трехчленом. Температурный коэффициент платины .

Ч увствительный элемент медного ТР представляет собой пластмассовый цилиндр 1, на который в несколько слоев намотана медная проволока 2 0,1 мм. Сверху катушка покрыта лаком. К концам обмотки припаиваются медные выводные провода 3 диаметром 1,0÷1,5мм. Провода изолированы между собой асбестовым шнуром или фарфоровыми трубочками.

При изготовлении платиновых ТР используются более теплостойкие материалы.

Основные параметры наиболее распространенных ТР и обозначения их градуировок приведены в таблице.

Термометры сопротивления платиновые			Термометры сопротивления медные
R0 (при 00С)	Градуировка	Диапазон измерения, 0С	R0 (при 0С)	Градуировка	Диапазон измерения, 00
10 50 100	10 П 50 П 100 П	-200÷+750 00С -260÷ +10000С +260÷ до +10000С	10 50 100	10 М 50 М 100 М	-50÷ +2000С -50÷ +2000С -200÷ +2000С

Схемы включения металлических ТР.

ТР и провода, соединяющие его с вторичным прибором включены последовательно. Обычно используются медные провода сопротивление которых зависит от их температуры. Температурные изменения сопротивления проводов приводят к погрешности измерения T⁰ .

В торичные преобразователи ТР выполняются такими, чтобы максимально уменьшить эту погрешность. Если требуется наибольшая точность измерения, то используется компенсационная схема (см. рис.). По этой схеме применяют 4-х зажимные платиновые ТР. Провода 1-1 используются для подвода тока, 2-2 служат для измерения падения U_t с помощью потенциометра. Измеряется также падение напряжения U₀ на образцовой катушке R₀. Сопротивление терморезистора при этом равно:

В менее ответственных случаях используют мостовые схемы включения ТР.

Сопротивление ТР определяется его T⁰. Последняя зависит не только от T⁰ окружающей среды, но и от проходящего по нему тока. Перегрев медного термометра током не должен превышать 0,4⁰C, а платинового –0,2⁰C. Для этого ток не должен превосходить 10 – 15 мА.

Полупроводниковые терморезисторы.

Чувствительный элемент п/п терморезистора – термистора – изготавливается из окислов различных металлов: меди, кобальта, магния, марганца и др. Размолотые в мелкий порошок компоненты прессуются и стекаются в виде столбика, шарика или шайбы. В нужных местах напыляются электроды и подпаиваются выводы из медной проволоки. Для предохранения от атмосферных воздействий ИЭ термистора покрывают защитной краской и помещают в герметизирующий корпус (металлический) или запаивают в стекло.

С увеличением T⁰ сопротивление термисторов уменьшается . Их функцию преобразования обычно аппроксимируют выражением , где R_T – сопротивление термистора при температуре T в кельвинах;

А и В – постоянные, зависящие от материала и технологии, причем А зависит, кроме того, от размеров термистора и его формы.

Термисторы изготавливаются с номинальным сопротивлением (при T=20⁰C) от 1кОМ÷200кОм. В зависимости от типа они могут применяться для измерения температур от-100 до 120÷600⁰С. Их чувствительность в 6 ÷ 10 раз больше, чем чувствительность металлических ТР.

Термисторы имеют значительно меньшие массы и габариты. термисторы, выполненные в виде шариков с 0,006мм÷2,5мм. Теплоемкость таких термисторов на несколько порядков меньше, чем у металлических ТР. Малая теплоемкость обуславливает малую инерционность термисторов. Имеются термисторы с постоянной тепловой инерцией в несколько миллисекунд.

Недостатком термисторов является нелинейность их функции преобразования, большой разброс их параметров, а также старение и некоторая нестабильность характеристик. В течение первой недели их сопротивление может изменяться на 1 – 1,5 %. В дальнейшем изменение сопротивления термистора происходит медленнее, не превышая 0,2 % в год.

Термисторы обычно включаются в схему неравновесного или автоматического моста. Приборы имеют индивидуальную градуировку, что обусловлено большим разбросом параметров и характеристик преобразователей. Ко вторичному приборы термисторы подсоединяются с помощью двухпроводного кабеля. Погрешность, вызванная изменением параметров кабеля, очень мала, так как сопротивление и чувствительность термистора намного больше сопротивления и чувствительности линии связи к изменению температуры.

Термисторы применяются для измерения Т⁰ в тех случаях, когда не требуется высокая точность, но нужно измерить Т⁰ малых объектов, обладающих малой теплопроводностью. Они широко используются в биологии и медицине. С помощью термистора, смонтированного на острие иглы, можно измерить Т⁰ внутренних органов живого организма. Широкое применение находят термисторы в различных приборах для температурной коррекции характеристик приборов.