5. Термометры сопротивления и термисторы

В литейных и термических цехах для измерения температуры до 650 °С широко распространен способ, основанный на зависимости электрического сопротивления проводников и полупроводников от их температуры. Зная зависимость между сопротивлением чувствительного элемента и его температурой, можно, замеряя сопротивление, определить значение температуры с весьма высокой точностью (до 0,02 °С).

Чувствительные элементы, выполненные из металлических проводников, называют термометрами сопротивления.

Термометр сопротивления (термочувствительный элемент) представляет собой металлическую проволоку, намотанную на каркас. К материалу проволоки предъявляется ряд требований. Он должен иметь высокий температурный коэффициент для получения хорошей чувствительности, большое удельное сопротивление, определяющее его размеры, устойчивость физических свойств при значительных изменениях температуры, хорошую воспроизводимость состава, стойкость к воздействиям окружающей среды, линейность и стабильность характеристик во времени.

Лучше других указанным требованиям отвечают платина (интервал температуры +200 ... +1100 °С) и медь (интервал температуры –50 ... +200 °С).

Платиновые термометры сопротивления (ТСП) изготовляют из проволоки диаметром 0,03 ... 0,1 мм. Намотка выполняется безындукционной (бифилярной), что обеспечивает возможность включения термометра в схему, питаемую как постоянным, так и переменным током. Для каркаса платиновых термометров используют плавленый кварц или керамику на основе окиси алюминия.

Рис. 57. Конструкция термометра сопротивления

Основными недостатками платины являются высокая стоимость, возможность загрязнения н охрупчивания в восстановительной среде.

К достоинствам меди в первую очередь следует отнести низкую стоимость и возможность получения очень тонкой проволоки высокой степени чистоты.

Промышленность выпускает термометры сопротивления унифицированной конструкции для измерения температуры газообразных и жидких сред (рис. 57). Термометр состоит из чувствительного элемента 6, помещенного в защитный стальной чехол 5, на который приварен штуцер с резьбой 4, служащий для крепления термометра. С помощью проводов, армированных фарфоровыми бусами 3, чувствительный элемент соединяется с клеммной колодкой 2, расположенной в корпусе 1.

Основные параметры термометров сопротивления приведены в табл. 8.

Выходной сигнал термометров является стандартным, и каждому значению температуры соответствует строго нормированное значение сопротивления (ГОСТ 6651‑84).

Полупроводниковые термосопротивления (ПТР) или термисторы, температурный коэффициент которых в 8‑10 раз больше, чем у чистых металлов, получили широкое распространение в автоматических системах регулирования температуры. В литейном производстве их используют как переносные вспомогательные приборы для быстрого измерения температуры охлаждающихся отливок.

В зависимости от материала термисторы подразделяют на медно-марганцевые (ММТ) и кобальтомарганцевые (КМТ). Диапазон измеряемых ими температур –70 ... +180 °С. Конструктивно их выполняют в виде небольших цилиндров, дисков, шайб, бусинок, помещенных в защитный металлический или стеклянный баллон.

Таблица 8