Термопары удовлетворяют многим требованиям идеального термопреобразователя. Они просты, надежны в работе и состоят по существу всего из двух термоэлектродных проводников, диаметр которых может выбираться только по технологическим соображениям. При необходимости показатель их собственной тепловой инерционности можно снижать до сотых и даже тысячных долей секунды. С помощью набора термопар, изготовленных из соответствующих пар материалов, сейчас удается производить измерения температур в интервале температур (2...3000) К. При этом снижать их инструментальную погрешность до 0,01 К и обеспечивать чувствительность до 100 мкВ/К.
Современные электроизмерительные приборы способны регистрировать напряжения порядка 10–10 В, поэтому термоэлектрические преобразователи являются единственными приборами, позволяющими измерять очень малые разности температур (до 10–6 К), это возможно при использовании термостолбиков с необходимым числом термопар.
Если материалы термоэлектродов однородны, изотропны и не претерпевают физических или химических изменений, то зависимость термоэдс от температуры хорошо воспроизводится при многократных изменениях их температуры.
Термометры сопротивления
Термометры сопротивления (ТС) часто называют термопреобразователями сопротивления. Их действие основано на использовании зависимости электрического сопротивления металлов, полупроводников и электролитов от температуры. Чувствительным элементом термометра сопротивления (датчиком) является миниатюрный резистор, подключенный тонкими гибкими медными проводами к источнику заданного постоянного тока (ток фиксируется микроамперметром) и к микровольтметру. Датчик помещается в исследуемую среду и приобретает ее температуру. Микровольтметр измеряет падение напряжения на резисторе. Точное значение сопротивления резистора вычисляется по закону Ома. Температура резистора (и, следовательно, среды) вычисляется по заранее тщательно изученной градуировочной (передаточной) характеристике T(R) используемого термометра сопротивления.
Современная техника измерения электрического сопротивления достигла высокого совершенства. У всех материалов оно зависит от температуры. Однако далеко не все вещества по своему сопротивлению удовлетворяют термоэлектрическим требованиям, особенно по его стабильности и чувствительности к побочным внешним воздействиям окружающей среды (давлению, влажности, магнитным и электрическим полям, жесткому излучению и т. д.). Всему комплексу метрологических и эксплуатационных требований удовлетворяет относительно небольшая группа материалов и веществ. В частности, среди металлов метрологическим и эксплуатационным требованиям, которые приходится предъявлять к термометрам сопротивления, более всего удовлетворяют химически чистая платина (Pt), медь (Cu) и никель (Ni), выполненные в виде тонкой проволоки диаметром в сотые и десятые доли миллиметра. Среди полупроводниковых материалов в качестве термометров сопротивления стали использовать германий (Ge) и кремний (Si), которые уже давно широко применяются в электронной и измерительной технике.
Технология изготовления термометров сопротивления хорошо отработана. Они обладают очень удачным сочетанием термометрических свойств, благодаря чему получили особенно широкое распространение при физических исследованиях. Платиновые ТС, например, используются для воспроизведения термодинамической температурной шкалы в диапазоне температур от 13,8 до 1100 К. Медные ТС просты в изготовлении и эксплуатации, обладают высокой чувствительностью, поэтому находят широкое применение при работе в области температур 80...500 К, причем часто даже в качестве образцовых термометров. Погрешность отдельных образцов платиновых и медных термометров сопротивления в области низких и умеренных температур не превышает сотых долей кельвина. У медных ТС есть еще одно важное положительное качество. Они сохраняют практически линейную температурную зависимость своего сопротивления R(T) в широком интервале температур.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.