Сравнительный анализ методов измерения температуры: Методические указания к лабораторной работе № 5 по курсу “Теплотехнические измерения и автоматизация”, страница 2

5.3. Общие сведения о термометрах сопротивления

          Термометры сопротивления имеют широкое применение для измерения температур в среднем диапазоне. При тщательном изготовлении они являются наиболее точными чувствительными элементами и позволяют измерять температуру с высокой степенью точности до 0,02 ⁰С, а при измерении не большой разности температур до 0,0005 ⁰С. Температуры сопротивления изготавливают из чистых металлов или полупроводниковых материалов.

          Недостатками полупроводниковых термосопротивлений являются нелинейность их характеристики, плохая воспроизводимость с одинаковыми свойствами.

          Принцип измерения основан на свойстве металлов изменять своё электрическое сопротивление при изменении температуры. Параметр, характеризующий изменение электрического сопротивления с температурой, называется температурным коэффициентом электрического сопротивления. К материалам из которого можно изготавливать термосопротивления, предъявляются жёсткие требования, поэтому очень немногие материалы могут быть использованы для этих целей. Одно из основных требований – высокий и постоянный температурный коэффициент сопротивления. Зависимость сопротивления от температуры должна быть близка к линейной. Важное значение имеет большое удельное электрическое сопротивление, химическая инертность при рабочих температурах, постоянство физических свойств во времени, лёгкая технологичная воспроизводимость. Наиболее полно указанным требованиям удовлетворяет платина и медь.

          Лучшие свойства имеет чистая платина. Она используется для изготовления эталонных, образцовых и технических термометров. Технические термосопротивления из платины (ТСП) выпускаются серийно для измерения температур от -200 до +650 ⁰С с разными шкалами. Они имеют три градуировки: с начальными сопротивлениями  10,46 И 100 Ом. Изменение сопротивления в пределах температур от -40 до +630 ⁰С соответствует уравнению                

                                          ,                             (5.2.)

где и  - постоянные, определяемые опытным путём. Для стандартных платиновых термосопротивлений ;   . градуировочные характеристики стандартных термосопротивлений приведены в таблице 4.1. и 4.2.

          серийно выпускаемые термосопротивления из меди (ТСМ) предназначены для измерения с разными шкалами температур от  -50 до +180 ⁰С, они имеют градуировки с начальными сопротивлениями  10, 50 и 100 Ом. Изменения сопротивления от температуры достаточно точно удовлетворяет линейному уравнению

                                      ,                                        (5.3.)

ГД

Рис.5.2

где  - постоянный коэффициент. Для стандартных медных термосопротивлений  ⁰С^-1. Конструктивное выполнение термосопротивлений показано в разрезе на рис.5.2.                                                  

    Платиновую или медную проволочку (1) диаметром 0,05-0,1 мм бифилярно наматывают на специальный каркас (2) из слюды, кварца или фарфора. Бифилярная намотка (рис.5.2.а) исключает появление индуктивного сопротивления. Пластина с намотанной проволокой прикрывается слюдяными накладками. Все три пластинки скрепляются в пакет (3). К концам проволоки привариваются проводящие провода (4) диаметром 1 мм. Проводящие провода изолируются фарфоровыми бусами (5). Чувствительный элемент помещают в массивный вкладыш (6), улучшающий теплоотдачу. Вкладыш помещают в тонкостенную алюминиевую трубку (7), которую в свою очередь вместе с подводящими проводами помещают во внешний стальной защитный чехол (8).

          В настоящее время применяются и другие конструкции термометров сопротивления.

          Длина чувствительного элемента во всех конструкциях обычно не меньше 100 мм.

          В малоинерционных термосопротивлениях (постоянная времени не менее 9 с.) платиновая проволока наматывается на стеклянный стержень и оплавляется стеклом. Полученный чувствительный элемент помещается во внешний стальной защитный чехол.

5.4. Автоматические уравновешенные мосты

   Для измерения термосопротивлений могут применяться уравновешенные и неуравновешенные мосты, логометры и автоматически уравновешенные мосты. В настоящее время в энергетики для измерений стандартных термосопротивлений применяют в основном применяют автоматические мосты типа КСМ. Принципиальная схема уравновешенного автоматического моста приведена на рис.5.3. 

Рис.5.3