1.5 Расчет термометра сопротивления
Параметр, характеризующий изменение электрического сопротивления с изменением температуры, называют температурным коэффициентом электрического сопротивления.
(1.18)
где Rt и R0 - сопротивления при температуре t и 0°С.
Если температурный коэффициент зависит от температуры, он может быть определен для конкретного значения температуры соотношением:
(1.19)
Если сопротивление при температуре t1 и t2 определяется уравнениями:
R1 =R0(1 + at1). (1.20)
R2 =R0(1 + at2), (1.21)
изменение сопротивления при изменении температуры Аt=t2-t1 можно определить, вычитая уравнение (1.8) из (1.9):
(1.22)
Отсюда получаем выражение для определения чувствительности:
(1.23)
Учитывая, что сопротивление равно:
(1.24)
получим
(1.25)
Медь является наиболее дешевым материалом. Ее характеристика практически линейна:
R1 =R0(1 + at), (1.26)
где R0 и R1- сопротивления при температуре 0 и t°С.
а=4,28Ч10-3К-'.
Платина
наиболее полно отвечает требованиям
Для интервала температур от 0 до 630°С зависимость имеет вид:
(1.27)
а в интервале температур от -183 до 0°С:
(1.28)
Зависимость сопротивления от температуры описывается выражением:
(1.29)
Приложение б
Таблица 1.1 – Температуры плавления металлов
|
Вещество |
tпл, оС |
Вещество |
tпл, оС |
|
Алюминий |
660,0 |
Уран |
1133 |
|
Железо |
1535,0 |
Сталь |
1400 |
|
Натрий |
97,5 |
Сплав Вуда |
65 |
|
Олово |
235,0 |
Припой мягкий |
Около180 |
|
Платина |
1769,0 |
Припой твердый |
Около 900 |
|
Ртуть |
-38,9 |
Кварц |
1700 |
|
Свинец |
327 |
|
|
Таблица
1.2 – Значения удельной теплоемкости
некоторых веществ
|
Вещество |
Теплоемкость |
|
|
10-2Дж/(кг.К ) |
кал/(г.К ) |
|
|
Алюминий |
8,80 |
0,210 |
|
Вода |
41,90 |
1,000 |
|
Кварц |
8,40 |
0,020 |
|
Медь |
3,80 |
0,091 |
|
Ртуть |
1,30 |
0,033 |
|
Стекло |
6,30 |
0,150 |
|
Сталь |
4,60 |
0,110 |
|
Уран |
1,13 |
0,027 |
Таблица 1.3 – Коэффициенты теплопроводности некоторых материалов
|
Материал |
Плотность, кг/м3 |
Теплоемкость |
||
|
Вт/(м . К ) |
ккал/(ч . м . К) |
кал/(с . см . К) |
||
|
Медь |
8,9 . 103 |
390,000 |
330,000 |
0,92 |
|
Алюминий |
2,7 . 103 |
220,000 |
190,000 |
0,51 |
|
Графит |
2,2 . 103 |
130,000 |
100,000 |
0,30 |
|
Латунь |
8,6 . 103 |
110,000 |
94,000 |
0,26 |
Таблица
1.4 – Международная практическая
температурная шкала
|
Реперная точка |
Принятое значение температуры |
Оценка погрешности,оК |
|
|
оК |
оС |
||
|
Тройная точка равновесного водорода |
1381,0000 |
( -259,3400) |
±0,01 |
|
Точка кипения равновесного водорода при давлении 25/76 нормального(33,33 кПа) |
17,0420 |
(-256,1080) |
±0,01 |
|
Точка кипения равновесного водорода при нормальном давлении |
20,2300 |
( -252,8700) |
±0,01 |
|
Точка кипения неона |
27,1020 |
( -246,0480) |
±0,01 |
|
Тройная точка кислорода |
54,3610 |
(-218,7890 ) |
±0,01 |
|
Точка кипения кислорода |
90,1880 |
(-182,9620 ) |
±0,01 |
|
Тройная точка воды |
273,1600 |
( 0,0100) |
Точно по определению |
Таблица 1.5 – Значения электрического сопротивления и температурного коэффициента для металлов
|
Металл |
Электр. сопротивление, 102 Ом .мм2/м |
Температурный коэффициент, 102 1/ оС |
|
Платина |
10,3 |
0,38-0,39 |
|
Медь |
1,7 |
0,41-0,44 |
|
Железо |
9,7 |
0,65-0,66 |
|
Никель |
6,8 |
0,63-0,66 |
|
Вольфрам |
5,6 |
0,45-0,51 |
Таблица
1.6 – Градуировочные таблицы для медных
термопреобразователей
|
Температура преобразователя, оС |
Сопротивление термопреобразователя, оС, Ом, для температуры |
Температура преобразователя, оС |
Сопротивление термопреобразователя, оС, Ом, для температуры |
||||
|
100М |
50М |
10М |
100М |
50М |
10М |
||
|
-200 |
12,160 |
|
|
0 |
100,000 |
50,000 |
10,000 |
|
-190 |
16,270 |
|
|
10 |
104,281 |
52,140 |
10,428 |
|
-180 |
20,610 |
|
|
20 |
108,563 |
54,281 |
10,856 |
|
-170 |
25,080 |
|
|
30 |
112,844 |
56,422 |
11,284 |
|
-160 |
29,620 |
|
|
40 |
117,124 |
58,562 |
11,712 |
|
-150 |
34,180 |
|
|
50 |
121,404 |
60,702 |
12,140 |
|
-140 |
38,730 |
|
|
60 |
125,684 |
62,842 |
12,568 |
|
-130 |
43,210 |
|
|
70 |
129,963 |
64,981 |
12,996 |
|
-120 |
47,690 |
|
|
80 |
134,242 |
67,121 |
13,424 |
|
-110 |
52,160 |
|
|
90 |
138,522 |
69,261 |
13,852 |
|
-100 |
56,610 |
|
|
100 |
142,800 |
71,400 |
14,280 |
|
-90 |
61,030 |
|
|
110 |
147,079 |
73,539 |
14,708 |
|
-80 |
65,420 |
|
|
120 |
151,357 |
75,678 |
15,136 |
|
-70 |
69,790 |
|
|
130 |
155,635 |
77,817 |
15,564 |
|
-60 |
74,150 |
|
|
140 |
159,913 |
79,956 |
15,991 |
|
-50 |
78,480 |
39,240 |
7,848 |
150 |
164,192 |
82,096 |
16,419 |
|
-40 |
82,810 |
41,405 |
8,281 |
160 |
168,470 |
84,235 |
16,847 |
|
-30 |
87,120 |
43,560 |
8,712 |
170 |
172,748 |
86,374 |
17,275 |
|
-20 |
91,420 |
45,710 |
9,142 |
180 |
177,026 |
88,513 |
17,703 |
|
-10 |
95,720 |
47,860 |
9,572 |
190 |
181,305 |
90,653 |
18,130 |
|
-20 |
91,420 |
45,710 |
9,142 |
200 |
181,305 |
92,791 |
18,558 |
Таблица
1.7 –
Градуировочные
таблицы для платиновых термопреобразователей
старых градуировок
|
T, оС |
Платиновый термометр типа ТСП |
T, оС |
Медный термометр типа ТСМ |
|||
|
гр.20 |
гр.21 |
гр.22 |
гр.23 |
гр.24 |
||
|
Сопротивление, Ом |
Сопротивление, Ом |
|||||
|
0 |
10,000 |
46,00 |
100,00 |
0 |
53,00 |
100,00 |
|
20 |
10,791 |
49,64 |
107,91 |
5 |
54,13 |
102,13 |
|
40 |
11,578 |
53,26 |
115,78 |
10 |
55,26 |
104,26 |
|
60 |
12,360 |
56,86 |
123,60 |
15 |
56,39 |
106,39 |
|
80 |
13,137 |
60,43 |
131,37 |
20 |
57,52 |
103,52 |
|
100 |
13,910 |
63,99 |
139,10 |
25 |
58,65 |
110,65 |
|
120 |
14,678 |
67,52 |
146,78 |
30 |
59,77 |
112,78 |
|
140 |
15,441 |
71,03 |
154,41 |
35 |
60,90 |
114,91 |
|
160 |
16,200 |
74,52 |
162,00 |
40 |
62,03 |
117,04 |
|
180 |
16,954 |
77,99 |
169,54 |
45 |
63,16 |
119,17 |
|
200 |
17,703 |
81,43 |
177,03 |
50 |
64,29 |
121,30 |
|
220 |
18,448 |
84,86 |
184,48 |
55 |
65,42 |
123,43 |
|
240 |
19,188 |
88,26 |
191,88 |
60 |
66,55 |
125,56 |
|
260 |
19,923 |
91,64 |
199,23 |
65 |
67,68 |
127,69 |
|
280 |
20,653 |
95,00 |
206,53 |
70 |
68,81 |
129,82 |
|
300 |
21,379 |
98,34 |
213,79 |
75 |
69,93 |
131,95 |
|
320 |
22,100 |
101,66 |
221,00 |
80 |
71,06 |
134,08 |
|
340 |
22,817 |
104,96 |
228,17 |
85 |
72,19 |
136,24 |
|
360 |
23,529 |
108,23 |
235,29 |
90 |
73,32 |
138,34 |
|
380 |
24,236 |
111,48 |
242,36 |
95 |
74,45 |
140,47 |
|
400 |
24,938 |
114,72 |
249,38 |
100 |
75,58 |
142,60 |
|
420 |
25,636 |
117,93 |
256,36 |
105 |
76,71 |
144,73 |
Рисунок 1.1 – Классификация элемента автоматики