Измерение температуры План

Никель и железо. Эти металлы обладают сравнительно высоким температурным коэффициентом электрического сопротивления: _Ni = (6,21…6,34)10^-3 1/⁰С, _Fe = (6,25…6,57)10^-3 1/⁰С и относительно большим удельным сопротивлением: _Ni = (0,118…0,138) Оммм²/м; _Fe = (0,055…0,061) Оммм²/м.
Однако этим металлам присущи и недостатки: никель и железо трудно получить в чистом виде, что усложняет изготовление взаимозаменяемых термометров сопротивления; зависимости сопротивления железа и никеля от температуры выражаются кривыми, которые не могут быть записаны в виде простых эмпирических формул; никель и железо легко окисляются даже при сравнительно низких температурах. Эти недостатки ограничивают применение никеля и железа для изготовления термометров сопротивления.



Рисунок. Чувствительный элемент платинового термометра отечественного производства: 1 двух соединенных последовательно платиновых спиралей; 2 платиновые или иридиево-родиевые выводы; 3 глазурь на основе окиси алюминия и кремния; 4 каналы керамического каркаса.

Пространство между платиновыми спиралями и стенками каналов каркаса заполнено порошком окиси алюминия, который служит изолятором и улучшает тепловой контакт между спиралями и каркасом.

Для подгонки сопротивления при 0⁰С изменяют длину нижних концов платиновых спиралей с последующей пайкой 5.
Условное обозначение градуировки термометров ТСП: гр 20, гр 21 и гр 22. Для термометров с указанной градуировкой сопротивление R₀ составляет соответственно 10, 40 и 100 Ом.
Термометры сопротивления ТСМ выпускают с сопротивлением R₀=53 Ом (градуировка гр 23) и R₀=100 Ом (градуировка гр 24). Для измерения низких температур (до –260⁰С) созданы также платиновые термометры сопротивления, защитную гильзу которых заполняют гелием.
Для изготовления термометров сопротивления применяют также полупроводники (окислы некоторых металлов). Существенным преимуществом полупроводников является большой температурный коэффициент электрического сопротивления (от 310^-2 до 410^-2 1/⁰С). вследствие большого удельного электрического сопротивления полупроводников из них можно изготовлять термометры малых размеров с большим начальным сопротивлением, что позволяет не учитывать сопротивление соединительных проводов и других элементов электрической измерительной схемы термометра.
В узком температурном интервале зависимость электрического сопротивления полупроводникового резистора от температуры выражается уравнением

R = A exp (B/T)

или

ln R = ln A + B/T,

где А и В – постоянные коэффициенты, зависящие от физических свойств материала (полупроводника); Т – абсолютная температура терморезистора.

термометр пирометр спектральный излучение

Рис. 2



Рис 3.

Для изготовления полупроводниковых терморезисторов применяют окислы титана, магния, железа, марганца, кобальта, никеля, меди или кристаллы некоторых металлов (например, кремния, германия) с различными примесями. Для измерения температуры наиболее часто используют полупроводниковые резисторы типов ММТ-1, ММТ-4, КМТ-1 и КМТ-4, у которых в рабочих интервалах температур сопротивление меняется по экспоненциальному закону.

Основным препятствием, ограничивающим широкое внедрение полупроводниковых резисторов в промышленность, является плохая воспроизводимость их параметров, что исключает их взаимозаменяемость, а также сравнительно невысокая максимальная рабочая температура (от –60 до +180⁰С).
На рисунке 2 показан стержневой терморезистор, представляющий собой цилиндр 1 с контактными колпачками 2, к которым припаяны выводы 3, цилиндр покрыт эмалевой краской и обмотан металлической фольгой 4. Снаружи терморезистор защищен металлическим чехлом 5, у которого в верхней части имеет стеклянный изолятор 6.
Полупроводниковый элемент 1 бусинкового терморезистора (рис. 3) имеет форму шарика диаметром 0,5 мм, защищенного стеклянной оболочкой 4. В шарик вмонтированы электроды 2 из платиновой проволоки диаметром 0,05 мм, соединенные с никелевыми выводами 3.