Измерение температур
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
?вления термометров используются мостовые схемы. Простейшая из них - двухпроводная (рис.4). Если сопротивления R1 и R2 одинаковы, то при равенстве сопротивлений R3 и Rт (сопротивление термометра) ток через гальванометр (регистрирующий прибор) равен нулю. При нарушении равенства R3 = Rт в приборе появляется ток. При нагревании (или охлаждении) термометра сопротивления меняется его сопротивление и равновесие моста нарушается, в измерительном приборе (гальванометре) появляется ток. Изменяя сопротивление R3, можно снова достичь равновесия моста и, следовательно, определить новое значение сопротивления термометра (при другой температуре). Сопротивление платиновой проволоки высокой чистоты меняется от температуры следующим образом: Rт= R0[1+AT + BT2 + CT3(T-100)] - для интервала температур -2000С <Т< 00С Здесь, Rт - сопротивление при TC, R0 - сопротивление при 0 C, А, В и С константы.
В интервале температур 00 + 6500С зависимость сопротивления платины от температуры упрощается Rт= R0[1+AT + BT2
Рис. 3. Платиновый термометр сопротивления: а - общий вид; б - чувствительный элемент; 1 - металлический чехол; 2 - термоэлемент; 3 - установочный штуцер; 4 - головка для присоединения к вторичному прибору; 5 - слюдяной каркас; 6 - обмотка из платиновой проволоки; 7 - выводы
Рис.4 Мостовая двухпроводная схема.
Сопротивление при нуле градусов R0 и коэффициенты A, B и C определяют, измеряя сопротивление термометра Rт в реперных точках ( температура которых известна, см. стр.161). Для этого термометр помещают в специальные термостаты, воспроизводящие температуру реперных точек. После того, как коэффициенты определены, по приведенным выше уравнениям можно рассчитать сопротивление при любой температуре. Составлены подробные таблицы зависимости сопротивления платинового термометра от температуры через 0,10С для широкого интервала температур. Это позволяет найти температуру среды, куда помещён термометр сопротивления, измерив его сопротивление.
Для изготовления платиновых термометров сопротивления используют платину разной степени чистоты, а следовательно и с разным температурным коэффициентом сопротивления. Поэтому их различают, вводя номер градуировки: гр.20, гр.21, гр.22. Сопротивление R0 у них соответственно равно 10 ом, 46 ом и 100 ом. В таблицах зависимости Rт от Т обязательно указывается номер градуировки. У медных термометров сопротивления зависимость сопротивления от температуры имеет более простой вид: Rт= R0[1+AT]. Используют их в интервале температур (-500С + 1800С. Изготовляют двух типов: гр.23, R0=53 ом и гр.24, R0=100 ом. Для нахождения R0 и коэффициента А достаточно измерить сопротивление термометра в двух реперных точках. Медные термометры проще в изготовлении, дешевле платиновых, но менее надёжны.
Технические термометры сопротивления работают в комплекте с измеряющими электрическое сопротивление вторичными приборами (например, автоматические уравновешенные мосты, логометры), шкалы которых градуированы непосредственно в С.
Равновесие моста обеспечивает сложная электромеханическая схема с вращающейся шкалой, на которой нанесены градусы.
Полупроводниковые термометры, или терморезисторы (рис. 4), выпускают в виде стержней, трубок, дисков, шайб или бусинок (размеры от нескольких мкм -микрон, тысячная доля миллиметра- до нескольких см). Они обладают высоким ТКЭС [(3-4)10-2 С-1] и соответственно большим начальным электрическим сопротивлением, что позволяет снизить погрешность измерений.
Основные недостатки, ограничивающие широкое внедрение данных приборов в термометрию- плохая воспроизводимость их характеристик (исключается взаимозаменяемость) и сравнительно невысокая максимальная рабочая температура (от - 60 до 180С). Терморезисторы используют для регистрации изменений температуры в системах теплового контроля, пожарной сигнализации и др.
Рис. 4. Терморезисторы: а-стержневой (1-эмалированный
Термоэлектрические термометры состоят из термоэлектрического преобразователя и вторичного прибора. Термоэлектрический преобразователь (ТЭП, термопара - устаревшее) - цепь из двух (рис. 5, а) или нескольких соединенных между собой разнородных электропроводящих элементов (обычно металлических проводников, реже полупроводников). Действие ТЭП основано на эффекте Зеебека: если контакты (как правило, спаи) проводников, или термоэлектродов, находятся при разных температурах, в цепи возникает термоэлектродвижущая сила (термоэдс), значение которой однозначно определяется температурами "горячего", или рабочего (t), и "холодного", или свободного (t0), контактов и природой материалов, из которых изготовлены термоэлектроды. Проволочные термоэлектроды ТЭП помещают в стальной или керамический чехол, подключая свободные концы к выводам с крышкой; изолируют один от другого по всей длине от горячего спая керамическими изоляторами (рис. 5).
Рабочий спай изолируют от чехла керамическим наконечником. Горячую часть ТЭП (со стороны рабочего спая) погружают в объект измерения температуры. Стандартные ТЭП имеют различные конструктивные исполнения и могут отличаться следующими признаками: способами контакта с исследуемой средой - погружные и поверхностные, числом рабочих спаев (одинарные, двойные); длиной погружаемой части и т. д. Для измерений термоэдс ТЭП работают в комплекте с вторичными приборами (миливольтметрами, потенциометрами и др.).
Рис. 5. Термоэлектрический преобразователь: устройство; 1-рабочий спай; 2-изолятор; 3-чехол; 4-в?/p>