Измерение температур с помощью термометров

  сопротивления

Термометры сопротивления широко применяются для измерения температур в интервале от -260 до 750 ⁰С. В отдельных случаях они могут быть использованы для измерения температур до 1000 ⁰С.

Действие термометров сопротивления основано на свойстве вещества изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры. При измерении температуры термометр сопротивления погружают в среду, температуру которой необходимо определить. Зная зависимость сопротивления термометра от температуры, можно по изменению сопротивления термометра судить о температуре среды, в которой он находиться. При этом необходимо иметь в виду, что длина чувствительного элемента (ЧЭ) у большинства термометров сопротивления составляет несколько сантиметров, и поэтому при наличии температурных градиентов в среде термометром сопротивления измеряют некоторую среднюю температуру слоев среды, в которой находиться его ЧЭ.

Термометры сопротивления изготавливаю как из чистых металлов (платина, медь), так из полупроводников (германий) и смесей различных полупроводниковых веществ (смеси окислов кобальта и марганца, смеси двуокиси титана с окислами магния и др.). В данной работе мы рассмотрим только термометры сопротивления из чистых металлов.

Термометры сопротивления из чистых металлов изготавливают обычно в виде обмотки из тонкой проволоки на специальном каркасе из изоляционного материала. Эту обмотку принято называть чувствительным элементом (ЧЭ) термометра сопротивления. В целях предохранения от возможных механических повреждений и воздействия среды, температура которой измеряется термометром, ЧЭ его заключается в специальную защитную гильзу.

К числу достоинств металлических термометров сопротивления следует отнести: высокую степень точности измерения температуры; возможность выпуска измерительных приборов к ним с стандартной градуировкой шкалы практически на любой температурный интервал в пределах допустимых температур применения термометра сопротивления; возможность централизации контроля температуры путем присоединения нескольких взаимозаменяемых термометров сопротивления через переключатель к одному измерительному прибору; возможность использования их с ЭВМ.

Металлы, предназначенные для изготовления ЧЭ термометров сопротивления, должны отвечать ряду требований. Они должны не окисляться и обладать высокой воспроизводимостью значений электрического сопротивления в интервале рабочих температур. Выбранный металл в диапазоне применяемых температур должен иметь монотонную зависимость сопротивления от температуры и достаточно высокое значение температурного коэффициента сопротивления α.

Исследования показывают, что чем чище металл (при отсутствии в нем механических напряжений), тем лучше у него воспроизводимость термометрических свойств и большое значение отношения и α. Поэтому чистые металлы, предназначенные для изготовления взаимозаменяемых ЧЭ термометров сопротивления, должны иметь нормированную и при этом высокую чистоту.

     Приведенным выше основным требования к металлам для изготовления ЧЭ термометров сопротивления в широком интервале температур удовлетворяет платина. Если верхний предел температуры применения термометра не высок, то указанным выше требованиям удовлетворяет также медь и никель. В отдельных случаях применяют для изготовления ЧЭ термометров сопротивления, но с ограниченной областью их использования, и другие металлы, например железо, вольфрам и молибден.