Тензометрические измерительные преобразователи. Требования к материалам. Конструкция металлических терморезисторов

Представляет собой резистор, выполненный из металлической проволоки или плёнки и имеющий известную зависимость электрического сопротивления от температуры. Термометры сопротивления из чистых металлов изготавливаются обычно в виде обмотки из тонкой проволоки на специальном каркасе. Эту обмотку, являющуюся теплочувствительным элементом термометра, в целях предохранения от внешних воздействий заключают в защитную арматуру. Материал каркаса термометра, предназначенного для измерения температур выше 100-150 °С, должен отвечать ряду требований. Он должен обладать хорошими изоляционными качествами и механической прочностью. Материал каркаса должен быть жароустойчивым и не должен оказывать вредного влияния на металлическую проволоку, намотанную на него. Этим требованиям в настоящее время удовлетворяют слюда, плавленый кварц и фарфор. Применение слюды ограничено из-за того, что при температурах выше 500 °С из нее выделяется кристаллизационная вода, вследствие чего слюда разбухает, расщепляется и теряет изоляционные свойства. Термометры сопротивления, использующие кварцевые и фарфоровые каркасы, могут применяться при более высоких температурах. При этом предпочтение отдается кварцевым каркасам, т.к. они обладают лучшими изоляционными качествами. Для изготовления каркаса термометра, предназначенного для измерения температур ниже 100 °С могут использоваться различные пластмассы, т.к. в этом случае требования жароустойчивости отпадают (такие каркасы используются в основном у медных термометров сопротивления). Проводниковые выводы, соединяющие теплочувствительный элемент с зажимами, находящимися в головке термометра, не должны оказывать вредного влияния на материал проволоки теплочувствительного элемента. Кроме того, материал проводника термометра должен быть химически стойким и в паре с медными проводами не развивать значительной термо-э.д.с. В технических термометрах, применяемых для измерения температур, не превышающих 150 °С, применяют медные выводы. При более высоких температурах в технических платановых термометрах используются выводы из серебряной проволоки, а в платиновых термометрах, предназначенных для точных измерений, выводы изготовляют из платины или золота. Материал защитной арматуры, в которую помешается теплочувствительный элемент термометра, не должен химически влиять на проволоку теплочувствительного элемента, должен быть жароустойчив и обладать достаточно высокой прочностью. Кроме того, арматура термометра должна быть влагонепроницаемой. Материал, предназначаемый для изготовления теплочувствительного элемента термометров сопротивления, должен отвечать ряду требований. Он должен быть химически инертным и не изменять своих физических свойств, не окисляться и не поддаваться иным вредным воздействиям при нагревании. Температурный коэффициент электросопротивления (ТКС) должен быть по возможности большим. Зависимость изменения сопротивления материала от изменения температуры должна быть близка к линейной. Химическая инертность материала, предназначенного для изготовления термометров сопротивления, должна быть значительно выше, чем у термопар. Т.к. незначительное уменьшение сечения проволоки от химического воздействия среды будет вносить непоправимую погрешность в измерения из-за изменения электрического сопротивления термочувствительного элемента. Приведенным выше основным требованиям, предъявляемым к материалам для термометров сопротивления, из числа чистых металлов удовлетворяют только платина, медь, никель и железо. Платина обладает всеми основными свойствами, предъявляемыми к материалам для термометров сопротивления. В связи с этим она является незаменимым материалом не только для образцовых н технических термометров, но также и для эталонных, предназначаемых, как известно, для интерполяции международной температурной шкалы в интервале от - 190 до 660°С. Теплочувствительный элемент технических термометров сопротивления обычно изготовляется из тонкой платиновой проволоки (диаметром от 0.05 до 0,07 мм) или ленты {сечением от 0,002 до 0,005 мм). Вследствие малой прочности теплочувствительного элемента, изготовленного из такой проволоки, предел измерения температуры для технических термометров сопротивления ограничен и лежит в интервале от -120 до 500 ЬС. В отдельных случаях платиновые термометры сопротивления применяют в технике для измерения температуры в области от -200 до 700 "С. При этом их необходимо изготовлять из проволоки более толстого диаметра от 0.1 мм.