5. Електричні термометри опору

Принцип дії заснований на властивості провідника (або напівпровідника) змінювати свій опір з температурою. Термометри опору дозволяють вимірювати температуру з високою точністю (до ).

Недоліками цих термометрів є великі розміри чутливого елемента та необхідність у зовнішньому джерелу живлення.

Матеріалами чутливого елемента можуть бути металеві сплави або напівпровідники. Найбільше підходять серед металів – платина та мідь, а серед напівпровідників – суміші оксидів міді, марганцю, магнію, нікелю, кобальту та інших речовин.

Основними частинами термоперетворювача опору (рис. 1.3) є чутливий елемент 1, захисна арматура 3 і головка перетворювача 9 із затисками для підключення чутливого елемента і з’єднувальних дротів (кабелю).

Рис. 1.3 – Будова термометра опору

Стандартні типи чутливих елементів термометрів опору наведені у таблиці

Таблиця

Умовне позначення	Найменування	Межа вимірювань,
		нижня	верхня
ТСН	нікелевий
ТСП	платиновий
ТСМ	мідний
ТСПП	напівпровідниковий

Для вимірювання опору використовують чотириплечі урівноважені та неврівноважені мости.

Логометри – прилади магнітоелектричної системи, принцип дії яких заснований на порівнянні величини струму у електричному колі термометра та постійного опору.

Для низькотемпературних вимірювань застосовують германієві термометри опору ТСПП.

1 – мідна гільза луджена; 2 – герметична пробка; 3 – кристал германію; 4 – золоті провідники приварені до кристалу; 5 – платинові виводи; 6 – ізоляційна плівка.

Розрізняють дво- три- та чотирипровідникові схеми під’єднання термометрів опору до вимірювального приладу.

6. Методи вимірювання та їх похибки

6.1 Похибки контактних методів вимірювання температури

Основні специфічні похибки контактних методів вимірювання температур, окрім власне похибок самого приладу, виникають за рахунок:

1) променевого теплообміну між термоприймачем та оточуючими його тілами;

2) відведення тепла теплопровідністю по арматурі та деталям термоприймача;

3) додаткового підігріву газу внаслідок тертя у зоні розміщення термоприймача.

Типові випадки вимірювання температури:

1) рідини та газів, які течуть в трубах з помірною швидкістю;

2) газів, які течуть з високою швидкістю;

3) повітря в приміщеннях, газів в камерах, що рухаються з невеликою швидкістю, та мають відповідно низькі коефіцієнти тепловіддачі до твердих поверхонь.

Типові схеми вимірювань показані на рис.

Відповідно до основного рівняння теплопередачі тепловий потік від робочого тіла з температурою до чутливого елемента (ЧЕ) може бути визначений

де – коефіцієнт теплопередачі; – робоча поверхня ЧЕ; – температура ЧЕ.

Величину теплового потоку можна розглядати як конвективний тепловий потік

,

де – коефіцієнт тепловіддачі від робочого середовища до чутливого елемента.

Похибка вимірювання температури може бути визначена з цього рівняння

Розглянемо випадок, коли чутливий елемент не до кінця занурений у робоче середовище як показано на рис. .

Вважаємо, температура однакова по всьому ЧЕ, індекс «1» відповідає параметрам верхньої частини, а «2» – до нижньої.

При цьому похибка вимірювання температури складе:

Тепловий баланс термометра:

, , .