1. Капилляр

2. ампула

3. Рабочая термометрическая жидкость

б) деформационные, основаны на расширении материала (изменении линейных размеров) твёрдых тел.

1) дилатометрический преобразователь.

1 – труба;

2 – инварный стержень;

3 – струна;

4 – винт.

Частота колебаний струны зависит от изменения температуры.

2) биметаллический преобразователь состоит из двух сваренных или спаянных по всей поверхности соприкосновения металлических полос с разными коэффициентами линейного расширения (α_{t2 >} α_t1)

в) манометрические, действие которых основано на изменении давления жидкости или газа, заключенных в емкость постоянного объема.

В качестве термометрического вещества используются ртуть, спирты, этанол, метанол (–60 ÷ 300 ^oC), инертные газы, азот (- 200 ÷ +600 ^oC), парожидкостные смеси таких веществ как, диэтиловый эфир, ацетон, бензол, хлористый этил (на 2/3 баллон заполняется жидкостью, на 1/3 – парами этой жидкости).

Изменение температуры баллона вызывает перемещение жесткого центра мембраны.

1. Термобаллон

2. Капилляр

3. Мембрана

4. Жесткий центр мембраны

R – радиус мембраны

r – радиус жесткого центра мембраны

Типы теплоэлектрических преобразователей.

а) Термопары. Их действие основано на возникновении термоЭДС в разнородных проводниках при наличии разности температур горячего и холодного спаев.

В качестве материала термопар используются благородные металлы для диапазона 200 ÷1300 ^oC: платина, золото, иридий, родий, сплавы теллура, ванадия и иридия (200 3000 ^oC), медь, никель (-50 ^oC ÷ 1000^oC), полупроводники.

ТермоЭДС представляет собой напряжение постоянного тока, положительный электрод в обозначении записывается первым.

Если несколько термопар соединены параллельно, то общая термо-ЭДС:. Если параллельно:.

1. ТХК 50 до +600.

2. ТЖНК

3. Хромель-алюмель 50+1000⁰C

4. ТЖНСК от -500 до +600

5. Тнкса -50 до 10000c.

6. ТПП -200…1300⁰C.

7. ТПР 300…1600⁰C.

8. ТWM до 2000⁰C.

9. ТWI 2500-3000⁰C.

б) Термометры сопротивления.

Действие основано на изменении сопротивления проводников или полупроводников в зависимости от изменения их температуры.

1) металлические (проволочные):

Используются чистые металлы – платина, медь, никель.

Платиновые – диапазон измерения от -260 ^oC до +1100 ^oC. Чувствительными элементами платиновых термометров является спираль из проволоки d = 0,04 – 0,2 мм. Статическая характеристика платиновых нелинейная:

, a и b – постоянные коэффициенты.

Для диапазона измерения -200 ÷ +200 ^oC – используются медные преобразователи температуры: ; . Статическая характеристика медных линейная : .

Никелевые: диапазон измерения – 60 ÷ 300 ^oC. Статическая характеристика никелевых нелинейная.

2) полупроводниковые, чувствительные элементы из спрессованных и спеченных при высокой температуре германия, смеси оксидов металлов: меди, марганца, железа, никеля, ванадия. В диапазоне температур от 1.5 до 30 К. Статическая характеристика нелинейна.

Достоинства полупроводниковых терморезисторов: чрезвычайно высокая чувствительность; малая инерционность; небольшие размеры; возможность получения измерительных элементов различной геометрической формы; большой отрицательный температурный коэффициент сопротивления .

Недостатки: отсутствие взаимозаменяемости; необходимость индивидуальной градуировки, нелинейная зависимость электрического сопротивления от температуры, малая дополнительная мощность рассеяния при прохождении измерительного тока.

Основные характеристики терморезисторов:

1) температурная характеристика (статическая):для металлических , для полупроводниковых .

2) Вольтамперная характеристика - зависимость между протекающим через них током и падением напряжения на них при установившемся режиме нагрева. Снимается при постоянной температуре окружающей среды и спокойном ее характере.

3) Характеристика рассеяния , где - коэффициент теплоотдачи, учитывающий все виды теплоотдачи с поверхности терморезистора: теплопроводность, конвекцию, тепловое излучение, величина зависит от вида рабочего материала, размеров, состояния поверхности рабочего тела и свойств окружающей среды, - перегрев.

Чтобы построить характеристику рассеяния надо иметь ВАХ и статическую характеристику R(t).

Основные параметры терморезисторов: допустимая температура; температурный коэффициент сопротивления; постоянная времени; теплоемкость; коэффициент энергетической чувствительности; максимально допустимый ток.

Полупроводниковые датчики температуры: термоанемометры; диодные датчики температуры; транзистор как датчик температур.

Погрешности приборов измерения температуры обусловлены:

1) соотношениями диаметров элементов конструкции;

2) температурной зависимостью упругости материала чувствительных элементов;

3) погрешностью градуировки;

4) условиями теплообмена с окружающей средой;

5) термической инерцией термометра и вторичного прибора;

6) однородностью термоэлектрических материалов;

7) температурой свободных концов и т.д.