3.3.Датчики температуры

Для измерения температуры применяются датчики температуры – термопары и термопреобразователи сопротивления

Термопара состоит из двух разнородных проводников А и В. Одни концы проводников соединены (спаяны) между собой и образуют горячий или рабочий спай, имеющий температуру t; другие концы проводников образуют холодный или свободный спай, имеющий температуру t₀. При измерении температуры горячий спай помещают в контролируемую среду, а свободные концы соединяют с электроизмерительным прибором соединительными проводами. При наличие разности температур между горячим и холодным спаями возникает термоЭДС Е(t;t₀), которая зависит от разности температур между горячим и холодным спаями

Для защиты от механических повреждений и воздействия измеряемой среды электроды термопары помещают в специальную арматуру, которая представляет собой защитную гильзу с головкой, служащей для присоединения проводов, соединяющих их с электроизмерительным прибором.

Для термопар градуировочной характеристикой является зависимость термоЭДС от температуры горячего спая при заданной фиксированной температуре (как правило равной 0⁰С) холодного спая. Для промышленно выпускаемых термопар в зависимости от материалов термоэлектродовустанавливают 10 типовградуировочных характеристик, которых принято называть номинальными статическими характеристиками (НСХ), например, хромель-алюмель,хромель-копель, платинородиевая-платиновая. Как правило, НСХ задается в виде таблицы или аналитического выражения.

Основной частью термопреобразователя сопротивления является чувствительныйэлемент, принцип действия которого основан на зависимости его электрического сопротивления от температуры. Промышленные чувствительные элементы термопреобразователей сопротивления изготавливаются из платины, меди или никеля и позволяют измерять температуру в пределах от – 260⁰ до +1100⁰С. Конструктивнотермопреобразователь сопротивления состоит из чувствительного элемента и защитной арматуры, головки преобразователя с зажимами для подключения чувствительно элемента и соединительных проводов.

Градировочной характеристикой ТПС является зависимость изменений его выходной величины, т.е. сопротивления, от входной, т.е. температуры среды, в которую он помещен. Промышленность выпускает медные ТПС с НСХ 10М, 50М и 100М и платиновые с НСХ 1П, 10П, 50П, 100П, 500П. Цифра обозначает сопротивление при 0⁰С, буква – материал чувствительного элемента.

4. Методика градуировки и поверки тпс

Градуировка ТПС, т.е. определение его градуировочной характеристики, производится путем сличения показаний ТПС в Ом с показаниями образцовыми ртутного термометра в ⁰С.

Стенд для экспериментального определения статистической характеристики включает в себя термостат лабораторный (1), образцовый лабораторный термометр с ценой деления 0,1 ⁰С (2) и лабораторный измерительный мост постоянного тока не ниже 0,1 класса точности (3), (рис.1.1)

ТПС (4) присоединяют к клеммам лабораторного измерительного моста и погружают в термостат, куда помещают и образцовый термометр.

После того, как измеряемое сопротивление установится на постоянном значении, контролируемом лабораторным мостом, при постоянной температуре, контролируемой по образцовому термометру, производят запись величин температуры среды и замеренного значения сопротивления. Эту операцию повторяют при погружении ТПС в лабораторный термостат, устанавливая в нем значения температуры через каждые 20⁰С, начиная с комнатной до 100⁰С.

Полученные результаты наносят на график, по оси абсцисс которого откладывает действительные значения температуры, определяемые по показаниям образцового ртутного термометра в ⁰С, а по оси ординат откладывают значение сопротивления градуируемого ТПС, определяемые по измерениям лабораторного измерительного моста в Ом. Полученная таким образом характеристика будет называться статистической или градуировочной характеристикой ТПС.

Поверкой средства измерения называется определение его погрешностей с целью установления пригодности его к эксплуатации.

Поверку градуировки ТПС проводят в соответствии с ГОСТ 8.336-78 для этого используют полученные значения сопротивления ТПС, определенные при значениях температуры 0, 20, 40, 60, 80, 100⁰С, сравнивая их с значениями, указанными в номинальной статистической характеристике, которые принимают за действительные значения.

Абсолютные значения погрешности на каждой из заданной отметок определяется по формуле:

R = R_u - R_д где: R_u – значения сопротивления ТПС;

R_д – действительные значения ТПС, по НСХ Ом;

Приведенная относительно погрешности  определяется по формуле:

 = ( R / R_max)^. 100% (1.2)

где: R_max – значение сопротивления по номинальной статической характеристике, соответствующее конечному значению поверяемой температурной оценки.

Градуировка считается удовлетворительной, и термопреобразователь сопротивления пригоден к работе, если на каждой температурной заметке приведенная погрешность не превышает 5%. Номинальная статическая характеристика градуируемого ТПС представлена в табл. 1.3.

Таблица 1.3

, Т-ра ,0С	0 0	20	440	460	880	1100
СRд, Ом	11290,4	1400	11509,6	11619,2	11728,8	1838,4

Рис. 1.2 Стенд для экспериментального определения статической характеристики ТПС.

3