Погрешности измерения температуры термоэлектрическими термометрами

Источниками погрешностей при измерении температуры термоэлектрическими термометрами являются: плохой контакт в месте спая или раскалибровка, шунтирование термопары, шумы или помехи.

Плохой контакт в месте спая или раскалибровка. Плохой контакт возникает при неточной установке термоэлектрического термометра, когда спай термопары, например, при измерении температуры твердого (пористого) тела, попадает в воздушную полость. Вследствие этого термометр фиксирует не температуру твердого тела, а температуру газа внутри пор.

Раскалибровка термопары (возникновение несоответствия между рабочей характеристикой термопары и калибровочной зависимостью) возникает обычно при физико-химических изме-нениях в материале термоэлектродов под влиянием высоких температур. Исключение погрешностей вследствие этих причин заключается в замене или повторной калибровке термопары.

Шунтирование термопары возникает тогда, когда электрическое сопротивление оболочек термоэлектродов снижает-ся вследствие воздействия высоких температур. Это эквивалентно образованию нового спая с отличной от настоящего спая температурой. При измерении температуры жидкости возможно возникновение гальванического эффекта.

Шумы или помехи. Выходной сигнал очень мал, поэтому важно уменьшить уровень шумов и помех. Для этого используют следующие приемы.

– Соединительные провода должны быть изготовлены из материалов с коэффициентом Зеебека, максимально близким к материалу термопар.

– Максимальное сокращение длины соединительных проводов.

– Экранирование термопар и соединительных проводов.

– Фильтрация сигналов.

– Временное отключение неиспользуемых на данный момент каналов.

Термометры сопротивления

Принцип действия термометров сопротивления (преобразователей сопротивления) основан на свойстве металлов и полупроводников изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры.

Число носителей тока – электронов проводимости – в металлах очень велико и не зависит от температуры. При увеличении температуры возрастает рассеяние электронов на неоднородностях кристаллической решетки, обусловленное увеличением тепловых колебаний ионов около своих положений равновесия. Вследствие этого электрическое сопротивление увеличивается с увеличением температуры.

В проводниках картина иная – число электронов проводимости резко возрастает с увеличением температуры. Поэтому электрическое сопротивление типичных проводников резко уменьшается (по экспоненциальному закону) с увеличением температуры.

Если известна зависимость между электрическим сопротивлением R термопреобразователя сопротивления и его темпе-ратурой t (т. е. R = f(t) – градуировочная характеристика), то, из-меряя R, можно определить температуру среды.

Статистическая характеристика термометров сопротивле-ния может быть записана в виде формулы

R=R₀[1+α(t-t₀)]

где – температурный коэффициент сопротивления, Ом/°С; R0

– сопротивление термометра при температуре t0, Ом; R – сопро-тивление термометра при температуре t, Ом.

Градуировочные характеристики термометров сопротивления приводятся в справочниках.

Термометры сопротивления широко применяются для измерения температур в интервале (–260)…850 °С, кратковременно они могут быть использованы для измерения температур до 1000 °С.

Достоинствами термометров сопротивления являются:

– высокая точность измерения температуры;

– возможность выпуска измерительных приборов к термометрам сопротивления на любой температурный интервал;

– возможность присоединения нескольких термометров сопротивления к одному измерительному прибору.

К недостаткам можно отнести потребность в постоянном источнике тока.