Термометры сопротивления

Принцип действия термометров сопротивления основан на способности материалов (металлов и полупроводников) изменять сопротивление под действием температуры.

Зависимость температуры и сопротивления взаимооднозначна, поэтому, если она известна, легко по сопротивлению найти температуру.

Для медных термометров сопротивления изменяется практически линейно от температуры в интервале -50…180 С.

где - сопротивление термометра при 0 ⁰С;

(или С^-1) – температурный коэффициент сопротивления.

Для платиновых термометров сопротивление измеряется нелинейно. В интервале температур от 0 до 630 ^оС оно определяется выражением:

где А=3,96847·10^-3 К^-1 –линейный температурный коэффициент сопротивления;

В=-5,847·10^-7 К^-2 – нелинейный (квадратичный) температурный коэффициент сопротивления.

Как видим, если известна величина сопротивления термометра сопротивления, то относительно легко из него выразить температуру. Но на практике обычно так не поступают.

В промышленности используются термометры сопротивления, имеющие стандартные номинальные статические характеристики (НСХ), для которых составлены градуировочные таблицы.

Номинальная статическая характеристика термометра сопротивления – это однозначная зависимость сопротивления от температуры.

Необходимо отметить, что в литературе по-прежнему можно встретить устаревший термин – «градуировка термометра сопротивления».

Коэффициент преобразования термометра сопротивления.

Коэффициент преобразования термометра сопротивления – это предел отношения изменения сопротивления к вызвавшему его изменению температуры, при условии, что изменение температуры стремится к нулю, т.е.

Коэффициент преобразования термометра сопротивления характеризует его чувствительность. Для преобразователей с линейной характеристикой он постоянен. Для преобразователей с нелинейной характеристикой он различен при разных температурах

Коэффициент преобразования термосопротивления при заданной температуре равен тангенсу угла наклона касательной, проходящей через график характеристики в точке, соответствующей заданной температуре, к оси ординат (рис. 9).

Рис. 9. Геометрический смысл коэффициента преобразования термометра сопротивлений.

Устройство термометров сопротивления.

Чувствительный элемент термометра сопротивления (рис. 10) выполняется в виде спирали из проволоки 1, помещенной в керамический каркас 2. Для защиты от механических повреждений и вредного воздействия среды чувствительный элемент помещен в защитную оболочку 3, которая уплотнена керамической втулкой 4. Выводы 5 чувствительного элемента проходят через изоляционную керамическую трубку 6.Все это находится в защитном чехле 7, установленном на объекте измерения с помощью резьбового штуцера 8. На конце защитного чехла располагается соединительная головка 9. В головке находится изоляционная колодка 10 с винтами 11 для выводов термометра и подключения соединительных проводов.

Чувствительный элемент медного термометра сопротивления состоит из медной изолированной проволоки, намотанной в несколько слоев на катушечный каркас из пластмассы или металла. Слои проволоки скрепляются между собой и каркасом лаком.

Чувствительный элемент платиновых термометров состоит из платиновых спиралей, расположенных в капиллярных каналах керамического каркаса. Каналы каркаса заполняются керамическим порошком, который служит изолятором. Чувствительный элемент герметизируется специальной глазурью. Такая конструкция обеспечивает хорошую герметичность и отсутствие тепловых потерь, искажающих результат измерения.

Рис. 10. Устройство термометра сопротивленийя.