Электрические термометры сопротивления

В металлургической практике для измерения температур до 650⁰С применяются термометры сопротивления (ТС), принцип действия которых основан на использовании зависимости электрического сопротивления вещества от температуры.

42.Термоэлектрические пирометры(термопары)

Для измерения температуры в металлургии наиболее широкое распространение получили термоэлектрические пирометры, работающие в интервале температур от – 200⁰ до + 2500 ⁰C и выше. Данный тип устройств характеризует высокая точность и надежность, возможность использования в системах автоматического контроля и регулирования температуры.

Сущность термоэлектрического метода заключается в возникновении ЭДС в проводнике, концы которого имеют различную температуру. Для того чтобы измерить возникшую ЭДС, ее сравнивают с ЭДС другого проводника, образующего с первым термоэлектрическую пару AB (рис. 4.9), в цепи которой потечет ток. Это явление было открыто в 1821 г. Зеебеком и носит его имя.

Рис. 4.9. Термоэлектрический пирометр (термопара)
Рис. 4.10. График зависимости термо- эдс от температуры Материалы теромоэлектродов должны удовлетворять следующим требованиям: иметь высокую электро­проводность, термоэдс и близкий к пропорциональному характер ее изменения от температуры (рис. 4.10); обладать жаростойко­стью; обеспечивать постоянст­во физических свойств с течением времени в пределах измеряемых температур; иметь малый темпера-турный коэффициент сопротив-ления; возможность производ­ства в больших количествах с по­стоянными физическими свойст­вами.

В качестве термоэлектродов используется проволока диаметром d = 0.5÷3 мм. Спай на рабочем конце термопары образуется сваркой, пайкой или скручиванием. Последний способ используется для вольфраморениевых и вольфрамомолибденовых термопар.

Платинородий-платиновая термопара (ПП):

+ электрод – сплав 90 % Pt и 10 % Rh;

– электрод – 100.% Pt «экстра».

Служит эталонной термопарой и применяется в научных исследованиях. Длительно может работать при температурах до 1300 ^оС, кратковременно – до 1600 ^оС. Термоэдс при 1000 ^оС – 9.566 мВ, при 1600 ^оС – 16.76 мВ.

Хромель-алюмелевая термопара (ХА):

+ электрод – сплав хромель: 89 % Cr; 9.8 % Ni; 1.0 % Fe и 0.2 % Mn;

– электрод – сплав алюмель: 94 % Ni; 0.5 % Fe; 2.0 % Al; 2.5 % Mn и 1.0 % Si.

Изготавливают из проволоки диаметром 3.2 мм и тоньше. Длительно может работать при температурах до 1000 ^оС, кратковременно – до 1300 ^оС. Термоэдс при 1000 ^оС – 41.3 мВ.

Хромель-копелевая термопара (ХК):

+ электрод – сплав хромель: 89 % Cr; 9.8 % Ni; 1.0 % Fe и 0.2 % Mn;

– электрод – сплав копель: 43–44 % Ni;56–57 % Cu.

Длительно может работать при температурах до 600 ^оС, кратковременно – до 800 ^оС. Термоэдс при 500 ^оС – 40.15 мВ.

Термоэлектрический термометр (ТТ) – это измерительный преобразователь, чувствительный элемент которого – термопара – расположен в специальной защитной арматуре, обеспечивающей защиту термоэлектродов от механических повреждений и воздействия измеряемой среды. Арматура включает защитный чехол и головку, внутри которой расположено контактное устройство с зажимами для соединения термоэлектродов с проводами, идущими от измерительного прибора к термометру. Термоэлектроды по всей длине изолированы друг от друга и от защитной арматуры керамическими трубками (бусами). Защитные чехлы выполняются из газонепроницаемых материалов, выдерживающих высокие температуры и агрессивное воздействие среды. При температурах до 1000⁰С применяют металлические чехлы из углеродистой или нержавеющей стали типа 1Х18Н9Т, Х27 или Х25Т, при более высоких температурах – керамические: фарфоровые, карбофраксовые, алундовые, из диборида циркония и т. п.