7.1.4. Термометрі опори

Принцип дії термометрів опору заснований на властивості провідників і напівпровідників змінювати свій електричний опір при зміні температури.

Залежність опору провідника від його температури виражається формулою:

R=A e^T,

де А - постійний коефіцієнт;

 - температурний коефіцієнт опору ТКО;

Т- температура, К.

Якщо при деякій початковій температурі То, ⁰С, опір провідника рівний Ro,

той опір R_t цього провідника при довільній температурі Т, ⁰С, визначається по формулі:

R_t= R_o e^(T-To)

або, користуючись розкладанням в статечній ряд і обмежуючись першими двома членами ряду, одержимо:

R_t= Ro [ 1 +a*( T-To )] .

Зміна електричного опору термометра опору для:

• позитивних температур (- 40 до + 630⁰С) виражається трьох членом:

R_t= Ro [1 +at +b t₂)].

• негативних температур (- 190 до 0⁰С):

R_t= Ro[1+a*t+ b*t₂ +с*(t -100)* t₃],

де R_o і R_t - опір термометра при 0 ⁰С і температурі t ⁰С;

• та b - постійні, визначувані при градуюванні по точках кипіння води і сірки , так для:

• ( для чистої платини - а =3,95 . 10-3 1/ град;

b= -5, 85 .10-7 1/ град;

для чистої міді - а =4,25 . 10-3 1/ град);

с - постійна, визначувана при градуюванні термометра по точці кипіння кисню.

Матеріали, використовувані для виготовлення термометрів опору, повинні мати максимальний і постійний температурний коефіцієнт опору (ТКО), лінійну залежність опору від температури, володіти відтворністю властивостей і інертністю до дій навколишнього середовища.

Для виготовлення термометрів опори використовують мідь, нікель, платину, вольфрам. Ці матеріали володіють позитивним температурним коефіцієнтом.

Термометри опору відносяться до одних з найточніших перетворювачів температури.

Погрішність вимірювання температури за допомогою ТСП може складати 0, 001 0С.

Для виготовлення напівпровідникових термометрів опору (термісторів) застосовують оксиди металів (Mn₂O₃, Cu₂O₃, Fe₂O₃ і ін.), які пресуються і спікаються при високій температури. Вони мають малі розміри і великі значення ТКО. Випускають термістори типів: ММТ-4, КМТ-4 та інші.

Лекція 8

Тема 8.1: «Термопари»

Термоелектричні термометри (термопари) широко застосовуються в системах автоматичного контролю. Принцип дії термоелектричних датчиків заснований на використовуванні термоелектричного ефекту, коли в замкнутому ланцюзі, що складаються з двох різнорідних провідників з двома спаями, виникає ЕРС, якщо температуру спаїв підтримувати різною. Величина ЕРС (термо ЕРС) залежить від матеріалу провідників і різниці температур спаїв.

Ланцюг, з двох різнорідних провідників з двома спаями, називається термопарою. Якщо температуру одного із спаїв підтримувати постійною, то ЕРС, виникаюча в термопарі, буде функцією температури іншого спаю.

Звично в термопарі спай, схильний до дії контрольованої температури, називається гарячим, а інший - холодним (з температурою Т = const ):

Е ав (Т1- Т2) - З = f (T1),

де: Еав - ЕРС термопари.

Для стандартних термопар (мідь - константан, хромель - алюміній й інші) існують таріровочні таблиці і криві.

Низькі температури аж до точки кипіння водню з успіхом вимірюють мідь - константановими термопарами.

Залежність термо - Е.Р.С. від температури для них добре встановлена в межах від -200 до 300 гр. Цельсія.

Як інтерполяційна формула для даного діапазону може служити формула:

Е = Аt + B t2 +С t3,

де: Е - термо - е.р.с. термопари ;

t - температура робочого сплаву;

А, В, С - постійні, визначувані тарування в трьох крапках у вимірюваному діапазоні температур.

Чутливість термопари - відношення приросту термо- е.р.с.  е до відповідного підвищення температури  t.