Электрические термометры сопротивления

Измерение температуры термометрами сопротивления основано на свойстве проводников и полупроводников изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры. Между омическим сопротивлением проводника или полупроводника и его температурой существует однозначная зависимость R _t = f (t). Если эта зависимость априорно известна, то, измерив R _t, можно определить значение температуры среды, в которую погружен термометр сопротивления.

К металлам, из которых изготавливаются электрические термометры сопротивления предъявляется ряд требований, основными из которых являются стабильность градуировочной характеристики, а также ее воспроизводимость, обеспечивающая взаимозаменяемость термометров [1, 2]. Желательно, чтобы зависимость R _t = f (t) была линейной, температурный коэффициент электрического сопротивления и удельное сопротивление были достаточно большими, стоимость материала невысокая.

Наиболее полно этим требованиям удовлетворяют платина, медь, никель и железо.

Промышленностью серийно выпускаются взаимозаменяемые платиновые термометры сопротивления (ТСП) и медные термометры сопротивления (ТСМ).

Платиновые термометры сопротивления используются для измерения температуры от –260 до +750 ^оС.

В диапазоне температур от –200 до 0 ^оС изменение сопротивления выражается уравнением:

R _t = R ₀×[1 + a × t + b × t ² + c ×(t – 100) × t ³], (1.5)

а в диапазоне температур от 0 до +650 ^оС

R _t = R ₀×[1 + a × t + b × t ²], (1.6)

где R ₀ – сопротивление платины при 0 ^оС;

а, b, c – постоянные коэффициенты, определяемые при градуировке термометра по точкам кипения кислорода, воды и серы (а = 3,96847×10^-3 1/^оС; b = –5,847×10^-7 1/^оС; с = –4,22×10^-12 1/^оС).

Условные обозначения градуировки платиновых термометров сопротивления установлены следующие:

гр 20 R ₀ = 10 Ом;

гр 21 R ₀ = 46 Ом;

гр 22 R ₀ = 100 Ом.

Медные термометры сопротивления используются для измерения температуры от –50 до +150 ^оС и имеют линейную зависимость сопротивления от температуры:

R _t = R ₀×[1 + a × t ], (1.7)

где a = 4,26×10^-3 1/^оС – температурный коэффициент электрического сопротивления.

Выпускаются медные термометры сопротивления с начальным сопротивлением R ₀ = 53 Ом (гр 23) и R ₀ = 100 Ом (гр 24).

Для изготовления термометров сопротивления используется тонкая платиновая или медная проволока, наматываемая бифилярно на каркас из керамики, слюды, кварца, стекла или пластмассы. Каркас для защиты от повреждений помещают в тонкостенную алюминиевую гильзу, а затем в защитную гильзу из стали или латуни.