У подавляющего большинства чистых металлов электрическое сопротивление R(T) плавно увеличивается по мере повышения их температуры T. Температурный коэффициент электрического сопротивления у них всегда положителен и обычно составляет (4...6) 10–3 К–1.
Среди металлов наиболее удобными оказались, как уже отмечалось, платина (Pt), медь (Cu) и никель (Ni). Для изготовления чувствительного элемента ТС (датчика) чаще всего используется тонкая проволока диаметром 0,05...0,1 мм. Проволочная спираль обычно укладывается свободно внутри тонкой цилиндрической оболочки, чтобы не подвергаться механическим напряжениям. При точных измерениях наиболее удобными являются электрические сопротивления датчиков порядка 1...1000 Ом, поэтому стандартные ТС обычно изготавливают с фиксированными номинальными (при температуре 0 °С) сопротивлениями 10, 50, 100 и 500 Ом. От выбора номинального сопротивления зависят минимально возможные размеры чувствительного элемента. Это важно, так как габариты и форма датчика определяют эксплуатационные характеристики ТС – степень их локальности и тепловую инерционность.
Платиновые ТС способны работать в очень широкой области температур, от –260 до 1100 °С. Удельное сопротивление платины при температуре 20 °С равняется 0,105 мкОм×м.
Рабочие температуры у медных ТС находятся в интервале от минус 200 до 200 °С. Удельное сопротивление меди значительно ниже, чем у платины, составляя при 20 °С величину 0,017 мкОм×м.
Никелевые ТС используются в интервале (–10...180) °С. Удельное сопротивление никеля при 20 °С составляет 0,073 мкОм×м.
В области умеренных и высоких температур электрическое сопротивление у платины и меди изменяется почти линейно. При точных измерениях их градуировочные характеристики R(t) обычно удается аппроксимировать полиномами второй или третьей степени температуры
, (1.5)
где 
– температура по шкале Цельсия, °С. Температурные
коэффициенты удельного сопротивления у платины и меди при температуре
20 °С равны соответственно 3,9 ×10–3
К–1 и 4,3 ×10–3 К–1.
Приведем интерполяционные уравнения для медного ТС с R(100 °C)/R(0 °C) = 1,4280:
а) для диапазона температур t = (–185 ... –100) °C
R(t)/R(0 °C) = 1 + 4,28×10–3 t – 5,0×10–7 t(t – 10) +
+ 1,15×10–9(t – 100) t3; (1.6)
б) для диапазона температур t = (–100...–10) °C
R(t)/R(0 °C) = 1 + 4,28×10–3 t – 5,0×10–7 t(t – 10); (1.7)
в) для диапазона температур t = (– 10...200) °C
R(t)/R(0 °C) = 1 + 4,28×10–3 t. (1.8)
У никеля температурный коэффициент несколько выше, чем у меди (составляет 6,8×10–3 К–1), но нелинейность градуировочной характеристики проявляется более заметно. Поэтому никелевые ТС обычно используют в тех случаях, когда очень важна высокая чувствительность, так как удельное сопротивление никеля почти в 4 раза превышает удельное сопротивление меди и всегда есть возможность увеличить номинальное сопротивление термодатчика (по сравнению с медью).
Кроме платины, меди и никеля в качестве материала для чувствительного элемента ТС иногда применяют железо, вольфрам, свинец, индий, олово, кадмий, ртуть, галлий.
В металлических ТС наряду с чистыми металлами иногда используются металлические сплавы. По ряду характеристик они имеют преимущества по сравнению с чистыми металлами. Наиболее интересны сплавы никеля с железом, пригодные для работы в области температур 0...600 °С. Известно, что константан и манганин (широко распространенные в электротехнике сплавы) в этой области температур сохраняют практически постоянное сопротивление. Однако при температуре ниже 80 К их электрическое сопротивление оказывается уже чувствительным к температуре. Поэтому ТС из константана и манганина иногда используются для измерения криогенных температур вплоть до точки кипения гелия. К сожалению, ТС из сплавов имеют существенный недостаток – они чувствительны к влиянию магнитных полей.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.