Технические характеристики термометров сопротивления

Значения сопротивления термистора и его температурного коэффициента α весьма велики, что обеспечивает высокую точность измерения температуры. К недостаткам термисторов относится сравнительно низкая стабильность параметров. Выпускаемые промышленностью термисторы имеют разброс по сопротивлению до +20% от номинала, что затрудняет их взаимозаменяемость.

В качестве вторичных приборов, работающих с термометрами сопротивления, в промышленности нашли применение логометры и уравновешивающие мосты (ручные и автоматические).

Логометры являются приборами магнитоэлектрической системы, предназначенными для измерения соотношения двух токов – в цепях термометра и постоянного резистора.

Подвижная система логометра (рис. 58) состоит из двух скрещенных под углом 15‑20° и жестко связанных между собой рамок R_р1 и R_р2. Они изготовлены из тонкой изолированной медной проволоки и могут поворачиваться в двух керновых опорах. Магнитная система логометра подобна магнитной системе милливольтметра и отличается от нее только формой воздушного зазора между магнитопроводом 1 и полюсными наконечниками 2. В логометрах воздушный зазор уменьшается от центра полюсных наконечников к их краям, благодаря чему магнитная индукция увеличивается от центра к краям приблизительно по квадратичному закону. Подвод тока к рамкам осуществляется через спиральные пружины с малым противодействующим моментом. С помощью этих пружин обеспечивается возврат рамок и жестко связанной с ним стрелки 3 в исходное положение при отключении источника G.

Рамки получают питание от одного источника: в цепь первой рамки включен постоянный резистор R1, а в цепь второй рамки – постоянный резистор R2 и переменное сопротивление термометра сопротивления R_t. Постоянные резисторы R1 и R2 изготовляют из манганина. Так как вращающие моменты М₁ и М₂ рамок направлены навстречу друг другу, то при их равенстве подвижная система находится в покое.

Допустим, что в начальном состоянии R_р1 + R₁ + R_t = R_p2 + R₂, следовательно, токи рамок равны (I₁ = I₂) и подвижная система занимает положение, симметричное относительно оси магнитной системы. При повышении температуры контролируемой среды сопротивление термометра R_t возрастает, что приводит к уменьшению тока I₂ и вращающего момента М₂ второй рамки. Подвижная система под действием большего момента начнет поворачиваться по часовой стрелке, причем вторая рамка будет переходить в зону большей, а первая рамка – в зону меньшей магнитной индукции. В определенном положении подвижной системы вновь наступит равновесие.

Таким образом, угол поворота подвижной системы можно рассматривать как функцию сопротивления термометра.

В настоящее время промышленность выпускает только показывающие логометры марок Л-64, Л-64И, Л-64-02 с градуировками Гр. 21, Гр. 22, Гр. 23, внешним сопротивлением 5 и 15 Ом и классом точности 1,5.

Уравновешенные мосты выпускают двух типов: лабораторные (с ручной компенсацией) и технические (автоматические).

Рассмотрим принципиальную схему уравновешенного моста с ручной компенсацией (рис. 59). Уравновешенный мост состоит из трех резисторов R1, R2 и R3, реохорда R_р, термоментра сопротивления R_t источника питания G, нуль-гальванометра РА, включенного в диагональ моста АБ, и уравновешивающихся катушек R_Л. Работа прибора заключается в следующем. Если между значениями сопротивлений плеч достигается соотношение (R₁ + ^ri) (R2 + r₂) = R₃/R_t, то в диагонали моста А Б ток отсутствует. При повышении температуры сопротивление R_t изменится и нарушится равновесие моста. В диагонали моста появится ток, направление которого зависит от изменения температуры. Чтобы измерить температуру, необходимо систему привести в равновесие. Для этого вручную изменяют соотношение сопротивлений реохорда r₁ и r₂ до тех пор, пока стрелка нуль-гальванометра не установится на нулевую отметку. По положению движка реохорда определяют температуру среды, в которую помещен термометр сопротивления. В рассмотренном приборе напряжение источника питания не оказывает влияния на показания прибора. Однако сильное снижение напряжения приводит к уменьшению чувствительности нуль-гальванометра, а чрезвычайно высокие напряжения вызовут дополнительный нагрев чувствительного элемента.

Электронные автоматические мосты предназначены для непрерывного измерения, записи и регулирования температуры в комплекте с термометрами сопротивления стандартных градуировок. При наличии элемента дистанционной передачи вместо регулирующих элементов некоторые модификации приборов могут осуществлять передачу на дублирующий прибор. Приборы выпускают одно- и многоканальные (см. табл. 7).

Поверка автоматических мостов и логометров осуществляется с помощью образцового магазина резисторов с ценой деления 0,01 Ом. Вместо термометра сопротивления на вход прибора подключается резистор из магазина. Согласно градуировочной характеристике каждому значению шкалы прибора соответствует определенное сопротивление. Измеряя сопротивление резистора из магазина, стрелку прибора точно устанавливают на цифровой отметке шкалы. Разность между стандартным значением и сопротивлением образцового резистора из магазина определяет погрешность прибора.