Главная | Обратная связь

Общие сведения о термометрах сопротивления

Измерение температуры по электрическому сопротивлению тел / / (обычно металлических) основывается на зависимости их сопротив­ления от температуры. У большинства чистых металлов с ростом температуры сопротивление увеличивается приблизительно на 0,4% -град^-1, а у металлов ферромагнитной группы (железо, никель, кобальт)—приблизительно на 0,65% -град"1. Металлические сплавы имеют более низкие температурные коэффициенты вплоть до значений, близких к нулю. Очень большие отрицательные темпе­ратурные коэффициенты, когда сопротивление уменьшается с уве­личением температуры, наблюдаются у некоторых полупроводниковых соединений.

Электрические термометры сопротивления практически позво­ляют измерять температуру с высокой степенью точности — до 0,02°С, а при измерениях небольшой разности температур — до 0,0005°С. Обязательное наличие источника тока, а также большие размеры чувствительного элемента у термометров сопротивления ограничивают их применение. Если у термопар температура опре­деляется в точке соединения двух термоэлектродов, то у термомет­ров сопротивления — на участке некоторой длины.

Чаще применяют металлические термометры сопротивления. Материалы для термометров сопротивления должны обладать следующими свойствами: а) высоким удельным сопротивлением; б) высоким температурным коэффициентом; в) химической инерт­ностью; г) легкой технологической воспроизводимостью; д) деше­визной; е) постоянством физических свойств во времени.

Металлические сплавы, обладающие обычно высоким удельным сопротивлением, но небольшим температурным коэффициентом, непригодны в качестве материала для термометров сопротивления. Неоднократные попытки широкого использования никеля и железа, обладающих большим температурным коэффициентом и высоким удельным сопротивлением, практически потерпели неудачу. Эти металлы в чистом виде получить трудно. Кроме того, они крайне слабо сопротивляются химическим воздействиям. По разным при­чинам отпала возможность использовать и многие другие металлы. Наиболее подходящими материалами для термометров сопро­тивления оказались платина (для измерений в интервале от —200 до 650°С) и медь (в интервале от —50 до +180°С).

Платина — дорогостоящий материал, химически инертен и легко получается в чистом виде. Удельное сопротивление платины Q₀ = 0,0981 • 10^-6 Ом∙м, при 0°С— достаточно большое. При температуре t полное сопротивление Rt (Ом) термометра опреде­ляется зависимостями:

для

t>0 (3)

для

t<0 (4)

Аналогичные зависимости имеет и удельное сопротивление

Q_t, _ОМ/М.

Для платины марки Пл-2 (ГОСТ 8588—64), применяемой обычно в стандартных термометрах сопротивления, коэффициенты в (3) и (4) имеют значения: А =3,96847∙10^-3 град^-1; В = -5,847∙ 10^-7 град^-2; С= -4,22∙10^-12 град^-4

Чистота платины характеризуется отношением сопротивления rioo при температуре 100°С к сопротивлению R₀ при 0°С. Для пла­тины марки Пл-2 по (3) отношение Rm : R₀= 1,391. Особо чистая платина марки Пл-0 характеризуется отношением R ₁₀₀ :R₀ = 1,3925. Чем больше загрязнена платина, тем меньше это отноше­ние.

Медь обладает малым удельным сопротивлением Q₀ =0,0155-10^-6 Ом-м. Медь получается электролитическим путем, поэтому даже обычные торговые сорта меди отличаются высокой степенью чистоты. Медные провода в различной изоляции выпуска­ются в широком ассортименте практически любых сечений. Однако при высоких температурах наблюдается интенсивное окисление даже изолированных медных проводников, что ограничивает верх­ний предел измерения. Температура +180°С является допустимым пределом применения лаковой изоляции проводов.

В применяемом интервале температур от —50 до +180°С сопро­тивление меди практически линейно зависит от температуры. Отно­шение R₁₀₀: R₀= 1,426.

Кроме чистых металлов, для термометров сопротивления ис­пользуются также некоторые полупроводниковые материалы.

При измерениях сопротивлений ток, протекающий по термо­метру, должен быть небольшим. Иначе выделение тепла может при­вести к заметной разности температур термометра и окружающей среды. Для технических термометров тепловая энергия, выделяемая в термометре, или мощность рассеивания должна быть не более 10 мет, а для полупроводниковых термометров (разных типов)— не более 0,3—2 мет.