Термопреобразователи сопротивлений

Измерение температуры ТС основано на свойстве проводников и полупроводников изменять свое электрическое сопротивление при изменении их температуры. Вследствие различного механизма проводимости металлы имеют положительный термический коэффициент сопротивления, а полупроводники, в основном, – отрицательный. Чувствительный элемент металлического ТС состоит из тонкой (около 0,05мм) проволоки, бифилярно намотанной на каркас и помещенной в металлический защитный чехол с головкой для подключения соединительных проводов. Такие термометры используются как рабочие и эталонные средства измерений. В последнее время широкое распространение получили ЧЭ, представляющие собой ЧИП – резисторы. В них металл напыляется очень тонким слоем и поэтому сопротивление при 0⁰С может быть достаточно высоким – до 10 кОм, что увеличивает их чувствительность. Однако максимальная измеряемая температура таких ЧЭ, в основном, 150-300 ⁰С (редко 500).

Для измерения температур используются ТС из металлов, обладающих высокостабильным температурным коэффициентом сопротивления, линейной зависимостью сопротивления от температуры, хорошей воспроизводимостью свойств и инертностью к воздействию окружающей среды. Таким требованиям в наибольшей степени удовлетворяют платина и медь. Сопротивление платиновых ТС в диапазоне температур от 0 до +750 °С выражается соотношением:

, (1)

где – сопротивление ТС при 0°С; t – измеряемая температура, °С; А и В – коэффициенты, которые зависят то типа номинальной статической характеристики (НСХ):

А = 3,96847´10^-3 1/К, В = –5,847´10^-7 – для градуировки ,

А = 3,90802´×10^-3 1/К, В = – 5,802´10^-7 – для градуировки P_t.

При расчете сопротивления медных ТС в диапазоне температур от –50 до +180 °С можно пользоваться формулой:

, (2)

где a = 4,26(4,28)×10-3 1/К.

Медные ТС используются при температурах до 200°С, т.к. при более высоких температурах начинается интенсивное окисление меди.

Ток, протекающий через ТС, не должен вызывать его дополнительного разогрева и составляет, как правило, 1 mA.

Чувствительность ТС зависит от a и .

Технические характеристики промышленных ТС, выпускающихся по ГОСТ 6651 приведены в табл. 1.

Таблица 1

Материал	Тип НСХ	W100	Погрешность, D, °С	Сопротивление ТС при 0 °С
Платина	Гр21 (уст)	1,391	А: D = ± (0,15 + 2×10^-3×t); В: D = ± (0,3 + 5×10^-3×t); С: D = ± (0,6 + 8×10^-3×t);	46,0
50П (уст)	1,391	50,0
Pt	1,385	10, 100,
Pt¢ (П)	1,391
Медь	Гр23 (уст)	1,428	В: D = ± (0,25 + 3,3×10^-3×t); С: D = ± (0,5 + 6,5×10^-3×t);	53,0
Cu	1,426
Cu¢ (М)	1,428

Эталонные термометры имеют R₀ = 10 Ом

Полупроводниковые ТС имеют нелинейную статическую характеристику, которая приближенно описывается зависимостью:

(3)

Диапазон измерений составляет от –100 до +400°С. Преимуществом полупроводниковых ТС является высокая чувствительность, т. к. R₀ может достигать десятков кОм.

Диапазон измерений полупроводниковых ТС с положительным температурным коэффициентом (позисторов) составляет 0–200°С.