Методы и средства контактных электроизмерений температуры (стр. 4 из 8)

Точность измерения температуры с помощью ПТР может быть весьма высокой. В настоящее время разработаны также ПТР для измерений низких и высоких температур. В частности, ПТР типа СТ7-1 может измерять температуру в диапазоне от — 110 до — 196° С. Высокотемпературный ПТР типа СТ12-1 предназначен для применения при температурах 600-1000° С.

Недостатками полупроводниковых терморезисторов, существенно снижающими их эксплуатационные качества, являются нелинейность зависимости сопротивления от температуры (см. рис. 14-12) и значительный разброс от образца к образцу как номинального значения сопротивления, так и постоянной В. Согласно ГОСТ 10688—63 допуск на величину номинального сопротивления может составлять ±20%. Допуск на величину постоянной В не нормируется. Практически он достигает ± 17% от номинального.

Нелинейность характеристики и технологический разброс параметров терморезисторов затрудняет получение линейных шкал термометров, построение многоканальных приборов, обеспечение взаимозаменяемости терморезисторов, необходимой при массовом производстве термометров с терморезисторами. Чтобы улучшить вид шкалы и обеспечить взаимозаменяемость терморезисторов, приходится применять специальные унифицирующие и линеаризующие цепи, как пассивные, так и активные.

Позисторы изготавливаются также из полупроводниковых материалов, но имеют положительный температурный коэффициент сопротивления. Для температурных зависимостей сопротивления позисторов характерно увеличение сопротивления при повышении температуры в определенном интервале температур. Ниже и выше этого интервала сопротивление с ростом температуры уменьшается. Положительные ТКС позисторов могут достигать величины порядка 30—50 проц/К, графики изменения их сопротивления в зависимости от температуры приведены на рис. 9.

Возможно также создание других видов полупроводниковых Датчиков температуры. В частности, для измерения температуры Можно применять датчики из органических полупроводников и Датчики на основе открытых или запертых р — n-переходов. Например, при заданном токе напряжение на открытом р — п-переходе или на стабилитроне линейно изменяется с температурой, чричем ТКС для открытого р — n-перехода отрицателен и составляет 2—3 мВ/К, а для стабилитрона положителен и достигает 8 мВ/К.

Измерительные цепи. Отличия измерительных цепей для терморезисторов от обычных цепей омметров заключаются в более узком диапазоне изменения измеряемого сопротивления и в необходимости учета сопротивлений проводов, соединяющих термометр сопротивления с измерительной цепью. Если используется простейшая двухпроводная соединительная линия, то может возникнуть погрешность от температурного изменения сопротивления этой линии. При применении высокоомных термометров (например, полупроводниковых) эта погрешность может быть пренебрежимо мала, однако в большинстве практических случаев, когда используются стандартные термометры сопротивления, ее приходится принимать во внимание.

Если, например, сопротивление медной линии равно 5 Ом и используется термометр с Ro = 53 Ом, то изменение температуры линии на 10° С приведет к изменению показаний прибора примерно на ГС. Для уменьшения погрешности от изменения сопротивления соединительной линии часто применяют трехпроводную линию. При этом термометр подключают к мостовой цепи так, чтобы два провода линии вошли в разные плечи моста, а третий оказался подключенным последовательно с источником питания или указателем. На рис. 10, а показана схема моста, содержащего термометр сопротивления, присоединенный трехпроводной линией.

Исключить влияние сопротивлений соединительной линии можно, используя четырехпроводное включение терморезистора, как это показано на рис. 10 а, б, и вольтметр с большим входным сопротивлением для измерения падения напряжения U_Θ= IR на терморезисторе. Ток через терморезистор должен быть задан, поэтому "и такой схеме включения терморезистор питают от стабилизатора тока. Возможно также построение мостовых цепей с четырехпроводным подключением термометра.

1.4. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТЕРМОПАРЫ И ТЕРМОРЕЗИСТОРЫ

Основные параметры термопар промышленного типа:

Таблица 5

Обозначение термопары	Обазначение градуировкит	Материалы термоэлектродов	Пределы измерения при длительном применении, °СС		Верхний предел измерения при кратковременном применении, °С
			от	до
ТПП	ПП-1	Платинородий (10% родия)— платина	—20	1300	1600
ТПР	ПР-30/6	Платинородий (30% родия)— платинородий (6% родия)	300	1600	1800
ТХА	ХА	Хромель — алюмель	—50	1000	1300
ТХК	ХК	Хромель — копель	—50	600	800

Для измерения температур ниже — 50° С могут найти применение специальные термопары, например медь — константан (до ~- 270° С), медь — копель (до — 200° С) и т. д. Для измерения температур выше 1300—1800° С изготавливаются термопары на основе тугоплавких металлов: иридий—ренийиридий (до 2100° С), вольфрам—рений (до 2500° С), на основе карбидов переходных металлов — титана, циркония, ниобия, талия, гафния (теоретически до 3000—3500° С), на основе углеродистых и графитовых волокон.

Градуировочные характеристики термопар основных типов приведены в табл. 6. В этой таблице указана температура рабочего спая Θ в градусах Цельсия и приведены величины термо-э.д.с. соответствующих термопар в милливольтах при температуре свободных концов 0° С.

Таблица 6

Обозначение градуировки	Температура рабочего спая в, °С
	-50		—20		0	20		40		60	80	100	150	200
ХК	—3,11		—1,27		0	1,31		2,66		4,05	5,48	6,95	10,69	14,66
ХА	—1,86		—0,77		0	0,80		1,61		2,43	3,26	4,10	6,13	8,13
ПП-1	—		—		0	0,112		0,234		0,364	0,500	0,643	1,026	1,436
Обозначение градуировки	Температура рабочего спая Θ, оС
	300	400		500			600		8OO	1000	1200	1400	1600	1800
хк	22,9	31,49		40,16			49,02		—	—	—	—	—	—
ХА	12,2	16,40		20,65			24,91		33,32	41,26	48,87	—	—	—
ПП-1	2,31	3,249		4,218			5,220		7,325	9,564	11,923	14,338	16,717	—
ПР-30/6	—	—		—			—		—	4,913	6,902	9,109	11,471	13,927

Допускаются отклонения реальных термо-э.д.с. от значений, приведенных в табл. 6, на величины, указанные в табл. 7.