Устройство и принцип действия металлических термопреобразователей сопротивления для измерения температуры. Номинальные статические характеристики и способы их обозначения.

широко применяются для измерения температуры в интервале от – 260 до 750 ° С. В отдельных случаях они могут быть использованы для измерения температур до 1000 ° С.

принцип действия основан на свойстве вещества изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры.

Известно, что подавляющее большинство металлов имеет положительный температурный коэффициент электрического сопротивления. Это связано с тем, что число носителей тока (электронов проводимости) в металлах очень велико и не зависит от температуры. Электрическое сопротивление металла увеличивается с повышением температуры в связи с возрастающим рассеянием электронов на неоднородностях кристаллической решетки, обусловленным увеличением тепловых колебаний ионов около своих положений равновесия. В полупроводниках наблюдается иная картина – число электронов проводимости резко возрастает с увеличением температуры. Поэтому электрическое сопротивление типичных полупроводников столь же резко (обычно по экспоненциальному закону) уменьшается при их нагревании. При этом температурный коэффициент электрического сопротивления полупроводников на порядок выше, чем у чистых металлов. Термометры сопротивления из чистых металлов, получившие наибольшее распространение, изготовляют обычно в виде обмотки из тонкой проволоки на специальном каркасе из изоляционного материала. Эту обмотку принято называть чувствительным элементом термометра сопротивления. В целях предохранения от возможных механических повреждений и воздействия среды, температура которой измеряется термометром, чувствительный элемент его заключают в специальную защитную гильзу. При измерении температуры термометр сопротивления погружают в среду, температуру которой необходимо определить. Зная зависимость сопротивления термометра от температуры, можно по изменению сопротивления термометра судить о температуре среды, в которой он находится.

+:  высокую степень точности измерения температуры;  возможность выпуска измерительных приборов к ним со стандартной градуировкой шкалы практически на любой температурный интервал;  возможность централизации контроля температуры путем присоединения нескольких взаимозаменяемых термометров сопротивления через переключатель к одному измерительному прибору;  возможность использования их с информационно-вычислительными машинами.

-: потребность в постоянном источнике тока. Из числа чистых металлов наиболее пригодными для изготовления термометров сопротивления являются платина (Pt) и медь (Cu).

К материалу металлического термометра сопротивления предъявляются следующие требования:  xимическая инертность;  постоянство физических свойств в интервале измеряемых температур;  линейность зависимости сопротивления от температуры;  высокая чувствительность;  достаточно большое значение температурного коэффициента сопротивления.

Статическая характеристика металлических термометров сопротивления близка к линейной и может быть записана в виде формулы:

R=R₀[1+α(t-t₀)] где α – температурный коэффициент сопротивления, Ом/°C; R0 – сопротивление термометра при температуре t0, Ом; R – сопротивление термометра при температуре t, Ом. Для меди и платины температурный коэффициент сопротивления соответственно равен: α Cu = 4,2810-3, 1/°C; α Pt = 3,9× 10-3, 1/°C. Серийно выпускаемые термопреобразователи сопротивления имеют унифицированные или номинальные статические характеристики. Число означает сопротивление чувствительного элемента при 0 С, а буква материал из которого он изготовлен. 10П, 100П, 50П, 100М, 50М.

Позисторы и термисторы.

Термисторы имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления и при нагревании сопротивление у них значительно снижается. Есть другая группа полупроводниковых терморезисторов, у которых температурный коэффициент сопротивления в диапазоне измерения положителен, и они называются позисторами. Для измерения температуры применяются терморезисторы в виде плоской шайбы, тонкого диска или бусинки небольшого диаметра.

Статические характеристики

Термисторы имеют нелинейную статическую характеристику. Чувствительность выше, но диапазон меньше.(обычно от -80 °С до 150 °С) Терморезисторы с высоким сопротивлением, как правило, обладают большей стабильностью. Сопротивление зависит от размера и формы термистора и определяется составом оксидной смеси.

Полупроводниковые терморезисторы одного и того же типа могут иметь большой разброс характеристик. Рассеиваемая мощность.