Металлические (проводниковые) ТС

Принцип действия термометров сопротивления (ТС), или тер-

морезисторов, основан на свойстве металлов и полупроводников

изменять свое электрическое сопротивление с изменением темпера-

туры. Качество ТС характеризуется его чувствительностью к измене-

нию температуры и определяется температурным коэффициентом

сопротивления (ТКС) аг, представляющим собой относительное из-

менение сопротивления при изменении температуры на один гра-

дус:

где RƟ — сопротивление при температуре 0; R0 — начальное сопро-

тивление ТС (обычно при О °С).

Металлы имеют положительный ТКС, а полупроводники, как пра-

вило, отрицательный. Это означает, что у металлов при увеличении

температуры сопротивление увеличивается, а у полупроводников —

уменьшается. При этом по модулю ТКС полупроводников на порядок

выше, чем у металлов.

Металлические ТС выполняются преимущественно из меди или

платины. Медь — один из недорогостоящих металлов, легко полу-

чаемых в чистом виде. Медный ТС (ТСМ) имеет линейную зависи-

мость сопротивления от температуры:

где Re — сопротивление термометра, Ом, при температуре Ɵ^o С на-

грева ТСМ; R0 — сопротивление термометра, Ом, при температуре

Ɵ0 = О °С; а_t — ТКС меди ^oС-1

Диапазон рабочих температур — от -200 до + 200 °С, так как при

температуре более 200 °С медь активно окисляется и поэтому не ис-

пользуется. Платина является наилучшим материалом для ТС. Не-

достатком платиновых ТС (ТСП) является нелинейность функции

R_Ɵ =ƒ(Ɵ), которая для области положительных температур может быть

записана в виде

где а т и β_t — ТКС платины.

Эти ТС широко применяются для измерения температуры в ин-

тервале от -260 до + 1100 °С.

Существуют различные типы медных и платиновых ТС, отличаю-

щиеся градуировкой (значением сопротивления при 0 °С). При этом

приняты такие обозначения для платиновых: 1П, 10П, 50П, 100П,

500П; для медных: ЮМ, 50М, 100М. Число перед буквой обозначает

сопротивление ТС при 0 °С (Ом), а буква — материал, из которого

изготовлен ТС (П — платина, М — медь). Устройство промышлен-

ного термометра сопротивления показано на рис. 3.2, а. В корпусе 1

расположена тонкая проволока 2 из платины или меди, которая на-

матывается на каркас 3 из керамики, стекла или пластмассы. Прово-

лока (ЧЭ термометра) припаивается к выводным проводам, которые

через изоляционные трубки 4 подводятся к разъему 5 в соединитель-

ной головке 6. ТС устанавливается на объекте измерения с помощью

штуцера 7.

Чувствительный элемент медного термометра сопротивления

ТСМ представляет собой медную эмалированную проволоку диа-

метром 0,1 мм, намотанную на пластмассовый каркас и покрытую

сверху слоем лака. К концу медной проволоки припаяны медные

выводы диаметром 1,0... 1,5 мм. Чувствительный элемент платино-

вого термометра сопротивления ТСП выполнен из платиновой про-

волоки диаметром 0,07 мм, бифилярно намотанной на каркас 3.

К концу платиновой проволоки припаяны серебряные выводы диа-

метром 1 мм.

К преимуществам проводниковых термометров сопротивления

относятся: возможность градуировки термометра в значительном

диапазоне на любой температурный интервал; высокая степень точ-

ности измерения температуры; возможность расположения вторич-

ного измерительного прибора на значительном расстоянии от места

измерения температуры; централизация контроля температуры пу-

тем присоединения нескольких термометров к одному измеритель-

ному прибору. К недостаткам термометров сопротивления следует

отнести: необходимость постороннего источника питания, ограни-

чение по его применению во взрывоопасной среде, значительную

длину чувствительного элемента, не позволяющую измерить темпе-

ратуру в заданной точке, и разрушаемость при вибрациях (платино-

вых термометров).