Изучение термометра сопротивления

1. Цель работы

Целью работы является изучение проволочных термометров сопротивления и определение их метрологических характеристик.

2. При выполнении лабораторной работы студент должен:

Знать: цель и содержание предстоящей работы, порядок ее выполнения и основные теоретические положения по данной теме.

Уметь: пользоваться измерительными приборами лабораторного стенда

3. Общие положения

Термометры сопротивления (ТС) применяют в промышленности для измерения температур в диапазоне от минус 260 до +1100 ⁰С. В пищевых производствах ТС обычно используют в диапазоне от минус 50 до плюс 200 ⁰С.

Принцип действия термометров сопротивления основан на зависимости электрической проводимости металлов (проволочные ТС) и полупроводников

(термисторы, позисторы) от температуры.

Согласно ДСТУ 2858-94 чувствительный элемент проволочного ТС представляет собой платиновую, медную либо никелевую проволоку, намотанную бифилярно на керамический или другой каркас.

Современные платиновые и медные ТС имеют классы допуска А, В, С, а никелевые – только С. При этом каждому классу соответствует свои коэффицменты в формуле расчета максимально допустимой абсолютной погрешности измерения.

Номинальные статические характеристики преобразования (НСХ) ТС, называемые градуировками, обозначают цифрой (значение сопротивления R₀ термометра при 0 ⁰С) и буквой (материал проводника: М-медь, П-платина, Н-никель), причем ТС выпускают со значением R₀ согласно такому ряду: 1, 5, 10, 50, 100, 500, 1000 Ом. С увеличением R₀ чувствительность ТС возрастает. Наиболее распространены ТС градуировок 50П, 100П, 500П, 1000П и 50М, 100М.

Ранее в странах СНГ никелевые ТС не выпускались, платиновые ТС имели класс точности 1 и II, а медные – II и III. Платиновые ТС имели НСХ, обозначавшиеся гр. 20 (здесь R₀=10 Ом), гр. 21 (где R₀=46 Ом) и гр. 22 (R₀=100 Ом). Медные ТС имели такие НСХ: гр.23 (R₀=53 Ом) и гр.24 (R₀=100 Ом).

Медные термометры имеют диапазон измерения [–50…200]⁰С, а платинових [–200…1100]⁰С.

От механических и химических повреждений чувствительный элемент термометра сопротивления защищают чехлом, который бывает различной длины, толщины и материала. Это определяет, соответственно, глубину установки датчика в объекте, допустимые давления и агрессивность среды, где измеряют температуру. Чувствительный элемент 1 (рис.20), расположенный в конце

Рис. 20 Проволочный термометр сопротивления

защитного чехла 2, соединен с монтажными контактами 3 проводами, которые во избежание короткого замыкания продеты сквозь керамические бусы 4. Контакты 3 расположены в пластмассовой головке 5, что делает к ним легкий доступ при снятой крышке 6 головки. Для уменьшения инерционности свободное пространство между стенками защитного чехла и чувствительным элементом заполнено порошком 7 (окисла алюминия или титана), имеющим высокую теплопроводность.

В производственных условиях проверку работоспособности ТС обычно не проводят или осуществляют по реперным точкам – температуре плавления льда и кипения воды. Лабораторная работа в данном случае включает в себя определение соответствия номинальной статической характеристики преобразования (НСХ) и показателя тепловой инерции e_¥ испытываемого термометра сопротивления справочным данным.

Контрольные вопросы

4.1 Конструкции и принцип действия термометров сопротивления?

4.2 Из каких материалов изготавливают чувствительные элементы ТС?

4.3 Назовите діапазоні измерения медных и платинових ТС?

4.4 Какие классы допуска ТС применялись ранее и теперь?

4.5 Какие градуировки ТС использовались ранее и теперь?

4.6 Как определить инерционность ТС?