Медные термометры сопротивления

Термометры сопротивления

Принцип терморезистивного преобразования основан на температурной зависимости активного сопротивления металлов и полупроводников. Эта зависимость обладает высокой воспроизводимостью и достаточной стабильностью при влиянии разнообразных дестабилизирующих факторов.

Температурная чувствительность термометрического материала характеризуется температурным коэффициентом сопротивления (ТКС).

В общем виде температурный коэффициент сопротивления определяется следующим образом:

,

где a – температурный коэффициент сопротивления; R_t и R ₀ – сопротивления при температуре t и 0 °C соответственно; t – температура.

Для материалов, у которых температурный коэффициент не зависит от температуры, он определяется как

.

Температурный коэффициент выражается в °C^-1 или K^-1. Для большинства чистых металлов температурный коэффициент находится в пределах (3,5÷6,5) ×10^–3 K^-1. У сплавов этот коэффициент существенно меньше и в некоторых случаях приближается к нулю, например, ТКС манганина составляет 2×10^-5 °С^-1, константана – 1×10^–5 °С. Для полупроводниковых материалов температурный коэффициент на порядок больше, чем у металлов – 0,01÷0,15 K^-1.

Кроме того, материалы для термометров сопротивления характеризуются отношением

,

где – R ₁₀₀ сопротивление материала при 100 °C.

Материалы с более высокой степенью чистоты обладают более высоким значением отношения R ₁₀₀/ R ₀ и a, по этим значениям можно судить о степени чистоты применяемых металлов.

Типичные случаи поведения термометрической зависимости представлены на рис. 6.14.

Рис. 6.14. Зависимость ТКС от температуры

На рис. 6.14 показано, что металлы 1 обладают малым положительным ТКС, полупроводниковые материалы (термисторы) 2 – отрицательным ТКС примерно на порядок больше, чем у металлов, а полупроводниковые сегнетоэлектрические керамики (позисторы) 3 – значительным положительным ТКС.

Материалы, применяемые для изготовления технических термометров сопротивления, должны отвечать тем же обязательным требованиям, которые предъявляются к материалам, идущим на изготовление термоэлектрических термометров. Это требования стабильности и воспроизводимости градуировочной характеристики.

В настоящее время для изготовления промышленных термометров сопротивления применяются медь, платина и никель.

Медь является относительно дешевым материалом, который может быть получен высокой чистоты. Медь производят в виде тонких проволок в различной изоляции.

Сопротивление меди изменяется от температуры практически линейно для довольно широкого диапазона температур,

.

Температурный коэффициент сопротивления медной проволоки (a) составляет 4,28×10^-3 K^-1, отношение R ₁₀₀/ R ₀ равно 1,426.

К числу недостатков меди относятся: высокая окисляемость, поэтому медь используется для измерения температур не выше 200 °C, и малое удельное сопротивление: r = 1,75×10^–8 Ом×м при 20 °C.

Удельное сопротивление влияет на габариты термометра сопротивления: чем меньше удельное сопротивление, тем больше нужно проволоки, чтобы намотать такое же сопротивление, тем больше габариты термометра.

Медные термометры в соответствии с ГОСТ 6651-78 могут применяться для длительного измерения температуры в диапазоне ± 200 °C.

Они выпускаются II и III классов (B и C). Номинальные сопротивления при 0 °C составляют 10, 50 и 100 Ом (в эксплуатации находятся термометры с R ₀ = 53 Ом).

Термометрам присвоены следующие условные обозначения номинальных статических характеристик преобразования, соответственно: 10М, 50М и 100М (для термометров с R ₀ = 53 Ом принято обозначение гр. 23).

Предел допускаемой основной погрешности для термометров II класса составляет 0,3 или 0,5 °C, а для III класса – 1 или 2 °C.

Дата добавления: 2014-01-04