4.1.4. Термометры сопротивления

Термометр сопротивления – это электронный прибор для измерения температуры. Принцип действия термометров сопротивления (рис. 12-14) основан на использовании зависимости металлов, сплавов и полупроводниковых материалов от температуры. При применении полупроводниковых материалов его обычно называют термосопротивлением, терморезистором или термистором. У металлических термометров сопротивление с повышением температуры возрастает практически линейно, у полупроводниковых, наоборот, уменьшается.

Рис. 13. Схема устройства термометра сопротивления.

Рис. 14. Термометры сопротивления.

Металлические термометры сопротивления изготовляют из тонкой медной или платиновой проволоки, помещенной в электроизоляционный корпус. Зависимость электрического сопротивления от температуры (для медных термометров от -50 до +180 °С, для платиновых - от -200 до +750 °С) весьма стабильна и воспроизводима. Это обеспечивает взаимозаменяемость термометров сопротивления.

Наиболее распространены платиновые термометры сопротивления, так как платина имеет стабильную и хорошо изученную зависимость сопротивления от температуры и высокую стойкость к окислению, что обеспечивает их высокую воспроизводимость. Эталонные термометры изготавливаются из платины высокой чистоты с температурным коэффициентом 0,003925. В качестве рабочих средств измерений применяются и медные и никелевые термометры. Действующий стандарт на технические требования к рабочим термометрам сопротивления - ГОСТ 6651-2009 «Государственная система обеспечения единства измерений. Термопреобразователи сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний», соответствует международному стандарту МЭК 60751 (2008).

Промышленные платиновые термометры сопротивления в большинстве случаев считаются имеющими стандартную зависимость сопротивление-температура (НСХ), что обеспечивает погрешность не более 0,1 °C (класс АА при 0 °C). Термометры сопротивления, изготовленные в виде напылённой на подложку плёнки, отличаются повышенной вибропрочностью, но меньшим диапазоном рабочих температур. Максимальный диапазон, в котором установлены классы допуска платиновых термометров для проволочных чувствительных элементов, составляет 660 °C (класс С), для плёночных - 600 °C (класс С).

Для удобства определения температуры к термометрам сопротивления могут подключаться потенциометры, шкала которых уже проградуирована в градусах Цельсия (рис. 15). Именно такой потенциометр используется для измерения температуры термометром сопротивления на стенде «Приборы для измерения давления и температуры».

Рис. 15. Потенциометр, шкала которого проградуирована в градусах Цельсия.

Полупроводниковые термометры сопротивления (термисторы) для измерений в промышленности применяют редко, хотя их чувствительность гораздо выше, чем проволочных термометров сопротивления. Это объясняется тем, что градуировочные характеристики термисторов значительно отличаются друг от друга, что затрудняет их взаимозаменяемость.

Термометры сопротивления – это первичные преобразователи с удобным для дистанционной передачи сигналом (электрическим сопротивлением. Для измерения такого сигнала обычно применяют автоматические уравновешенные мосты.

При необходимости выходной сигнал термометра сопротивления преобразуют в унифицированный, включая в измерительную цепь промежуточный преобразователь. В этом случае измерительным будет прибор для измерения постоянного тока.