46 Измерение температуры терморезисторами и термопарами.

Терморезисторы - преобразователи, принцип действия которых ос­нован на зависимости электрического сопротивления проводника от тем­пературы.

Терморезисторы чаще, всего представляют собой проволоку из оп­ределенного материала, навитую на изолирующую подложку. Нормированное сопротивление стандартных терморезисторов составляет 100 Ом. В качестве материалов для производства терморезисторов чаще всего ис­пользуют металлы, например платину, медь или никель.

Т емпературные зависимости сопротивления терморезисторов в широком диапазоне температур нелинейны и для различных металлов подчиняются уравнениям

где R₀ - сопротивление при температуре, принятой за нуль; α, А, В и С-температурные коэффициенты сопротивления.

Наиболее часто используется линейное уравнение (4.1) (для неболь­ших температурных диапазонов), а температурный коэффициент сопро­тивления а имеет порядок 10^-2-10^-3 град^-1.

Д ля высокочувствительных терморезисторов, работающих в узких интервалах температур, используют полупроводниковые материалы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. Такие терморезисторы имеют малые размеры и нелинейную зависимость со­противления от температуры:

Терморезисторы используют, как правило, в мостовых схемах, где регистрирующий прибор отградуирован в единицах температуры с раз­решением 0,001°С.

Термопары - преобразователи температуры, относящиеся к гене­раторному типу, выходной величиной которых является ЭДС, функцио­нально связанная с температурой. Значение этой термо-ЭДС зависит от комбинации материалов, образующих термопару, и температуры. Прин­цип работы термопары основан на эффекте термо-ЭДС (эффекте Зеебе­ка) двух разнород­ных проводников (чаще металлов или сплавов). Термопара представляет собой две соединенные между собой проволоки из различных метал­лов (рис. 4.1, а). При разности температур между двумя контактами (спаями) двух проводников А и Б в данной цепи возникает ЭДС, про­порциональная разности температур t₁ и t₂.

Н енагреваемый спай такой цепи принято называть холодным, а вто­рой, находящийся под непосредственным воздействием измеряемой температуры, - горячим.

Для измерения термо_тЭДС термопары измерительный прибор (мил­ливольтметр) может включаться в цепь двумя способами (рис. 4.1, б): либо в разрыв одного из проводников, либо в ненагреваемый спай цепи. При этом точки / называют рабочими концами термопар, а точки 2 - свободными концами.

Чтобы термо-ЭДС в цепи термопары однозначно определялась темпе­ратурой рабочего конца, температуру свободных концов необходимо под­держивать одинаковой и неизменной. Градуировку термопар производят при температуре свободных концов 0°С (например, поместив их в тающий лед).

Наиболее часто на практике применяются «стандартные» термопа­ры. Характеристики и классификация некоторых термопар, согласно международному классификатору ANSI, приведены в табл. 4.1.

Характеристики преобразования для различных термопар в виде градуировочных таблиц (температура-термо-ЭДС) с дискретностью в один гра­дус приведены в ГОСТ 3044-94 «Преобразователи термоэлектрические. Номинальные статические характеристики преобразования» (с 2005 г. СТБ ГОСТ Р 8.585 - 2004). Однако использование табличных значений зачастую годится только для грубых оценок температуры. Более точные результаты могут быть получены из аппроксимационных вычислений, при этом температура находится по формуле степенного полинома, ко­эффициенты которого также приведены в ГОСТе.