Рисунок 11.4.1 График зависимости давления насыщенных паров от температуры

растает с повышением температуры. Так как чувствительность манометриче-

применения передаточного механизма с постоянным передаточным отношением шкала парового термометра получается неравномерной, причем чувствительность прибора возрастает по мере приближения к верхнему пределу измерения. Например, термометр типа ТС с диапазоном измерения 0–100 оС (рабочая жидкость – хлорметил) имеет в интервале температур 80–100 оС чувствительность приблизительно в 4 раза болеевысокую, чем в интервале 0– 20 оС. Для показывающих приборов это свойство нельзя считать отрицательным, если измерения проводятся главным образом в верхней половине шкалы. В некоторых приборах для получения равномерной шкалы применяются специальные выравнивающие устройства.

11.5 Стандартные градуировки термометров сопротивления

Условия эксплуатации технических термометров сопротивления требуют, чтобы при замене одного термометра другим была обеспечена взаимозаменяемость, т. е. при данной температуре сопротивление чувствительных элементов термометров должно быть одинаковым в пределах установленной допустимой погрешности. Взаимозаменяемость достигается введением так называемой стандартной градуировки, при которой все термометры одной градуировки имеют одинаковое сопротивление R0 при 0° С и одинаковое значение ТКС (или отношение R100/R0). Целесообразность применения термометров со стандартной градуировкой состоит в том, что вторичные электроизмерительные приборы (логометры и автоматические мосты), в комплекте с

Всоответствии с ГОСТ 6651-59 сопротивление выпускаемых в СССР

технических платиновых термометров (ТСП) соответствует градуировкам гр. 20, гр. 21 и гр. 22. В зависимости от градуировки платиновые термометры имеют различное сопротивление при 0° С. Так, при градуировке по гр. 20 со-

противление термометра при 0° С R0=10 Ом, по градуировке гр. 21 R0=41 Ом, по градуировке гр. 22 R0=100 Ом. Допустимые отклонения величины R0 для термометров класса 1 ±0,1%, для термометров класса 2 ±0,1%.

Винтервале температур 0 – 650° С сопротивление технических платиновых термометров выражается зависимостью:

где Rt - сопротивление термометра при t ; R0 – сопротивление термометра при 0° С; α - температурный коэффициент сопротивления; А= 3,96847×10−3 1/град; В = 5,847×10−7 1/град2; С = 4,22×10−12 1/град4 – постоянные коэффициенты.

Из уравнений и видно, что характеристики платиновых термометров сопротивления не линейны, однако отклонение от линейной характеристики не превышает 5% в интервале от 0 до +500° С и 19% в интервале от 0 до

+200° С.

11.6 Полупроводниковые терморезисторы

Наряду с металлическими терморезисторами в технике широко применяются полупроводниковые терморезисторы, называемые термисторами. Действие их основано на том свойстве полупроводниковых материалов, что количество носителей электрических зарядов в них зависит от температуры и значительно увеличивается с ее повышением. В результате этого электрическое сопротивление полупроводника с повышением температуры уменьшается. Термисторы изготавливают из спрессованных и спеченных смесей окислов некоторых металлов (марганца, меди, кобальта, железа и т. д.).

Термисторы отличаются от металлических терморезисторов меньшими размерами и значительно большими ТКС, достигающими значений порядка 2

— 8% на градус при 20 ° С. Термисторы имеют отрицательный ТКС, который изменяется обратно пропорционально квадрату абсолютной температуры:α = В/Т², где В — постоянная, имеющая размерность температуры и определяемая экспериментально для каждого типа термисторов.

Зависимость сопротивления от температуры достаточно точно описыва-

ется выражением:, где А — постоянная, имеющая размерность сопротивления.

В том случае, когда для применяемого термистора постоянные А и В неизвестны, но известны сопротивления R1 и R2 при температурах Т1 и Т2, для вычисления сопротивления Rt и коэффициента В при любой другой температуре Т можно воспользоваться формулами:

Для некоторых типов термисторов В может принимать два разных значении при работе термистора в различных диапазонах температур.

Конструктивное оформление термисторов может быть самым разнообразным (рисунок 11.6.1 а). Термисторы КМТ-1, КМТ-4, ММТ-1 и ММТ-4 и др. представляют собой стержни из оксидных полупроводниковых материалов (медно-марганцевые для ММТ и кобальто-марганцевые для КМТ), покрытые эмалью и имеющие контактные колпачки и выводы. Термисторы ММТ-4 и КМТ-4 дополнительно заключены в металлический тонкостенный корпус и герметизированы. Некоторые термисторы (ММТ-9, ММТ-12, КМТ17, СТЗ-17 и др.) выполнены в виде шайб диаметром от 5 до 19 мм. Малоинерционные термисторы (СТЗ-19, СТЗ-18, СТЗ-25) изготавливаются в виде бусинок диаметром 0,3—0,5 мм, вплавленных в стекло и снабженных проволочными выводами из металла с низкой теплопроводностью.

Важнейшими характеристиками термисторов являются: зависимость сопротивления от температуры; инерционность; вольт-амперная характеристика.

Типичный характер зависимости электрического сопротивления термистора от температуры показан на рисунке 11.6.1 б.

Рисунок 11.6.1 – Термистор (а); зависимость электрического сопротивления термистора от температуры (б)

Некоторые типы термисторов (СТ1-21, СТЗ-21) имеют специальную подогревную обмотку, электрически не связанную с термистором и служащую только для его подогрева. Такие приборы называются термисторами косвенного подогрева. При этом собственно термистор, включенный в одну электрическую цепь, может изменять свое сопротивление, а, следовательно, и ток в этой цепи в зависимости от силы тока в другой цепи, в которую включен подогреватель. Регулируя степень подогрева, удается существенно изменять вид вольт-амперной характеристики термистора.

Термисторы широко применяются в устройствах для измерения и регулирования температуры. В этой области они имеют ряд серьезных преимуществ в сравнении с другими преобразователями температуры: небольшую инерционность, высокую чувствительность, малые размеры, высокую механическую прочность при работе в условиях вибраций и больших ускорений. По сравнению с металлическими терморезисторами термисторы имеют значительно более широкий диапазон номинального электрического сопротивления (от 1 до 10 МОм).

Термисторы СТ7-1 могут применяться для измерения температуры в пределах от —100 до —196° С, а типа СТ12-1 — от +600 до +1000° С. Погрешность измерения мала и имеет порядок 0,01 К и менее.

Область применения термисторов чрезвычайно широка. Помимо использования в качестве первичных измерительных преобразователей при измерениях температур, их применяют для измерения скорости потока газов и жид-