Методы измерения температуры. Термометры сопротивления

Опубликовано 27.02.2010 Ведущий Антон Панкратов

Действие термометров сопротивления основано на свойстве тел изменять электрическое сопротивление при изменении температуры. В качестве материалов для изготовления чувствительных элементов термометров сопротивления используются чистые металлы: платина, медь, никель, железо и полупроводники. У металлических термометров сопротивление с возрастанием температуры увеличивается практически линейно, у большинства полупроводниковых, наоборот, уменьшается. Металлические термометры сопротивления изготовляют из тонкой проволоки, например, медной или платиновой, помещенной в электроизоляционный корпус. Зависимость электрического сопротивления от температуры весьма стабильна и воспроизводима в диапазоне температур (для медных термометров от -50 до +180°С, для платиновых - от -200 до +750°С). Это обеспечивает взаимозаменяемость термометров сопротивления. Для защиты термометров сопротивления от воздействия измеряемой среды применяют защитные чехлы. Приборостроительная промышленность выпускает много модификаций защитных чехлов, рассчитанных на эксплуатацию термометров при различном давлении, различной агрессивности измеряемой среды, обладающих разной инерционностью и глубиной погружения.
Полупроводниковые термометры сопротивления (термисторы) имеют температурный коэффициент сопротивления (ТКС) практически на порядок больше, чем у металлов. Различают термисторы с отрицательным ТКС, у которых электрическое сопротивление с ростом температуры убывает, и с положительным ТКС, у которых оно возрастает. Для измерения температуры термисторы с положительным ТКС не используются из-за сильной нелинейности зависимости сопротивления от температуры. Основная область их применения - защитные устройства. Термисторы с отрицательным ТКС в основном применяются для измерения низких температур (от 1.5 до 400 градусов Кельвина). Достоинствами термисторов являются небольшие габариты, малая инерционность, высокий температурный коэффициент сопротивления. Однако они имеют и существенные недостатки:
- нелинейный характер зависимости сопротивления от температуры;
- отсутствие воспроизводимости состава и градуировочной характеристики, что исключает взаимозаменяемость отдельных термисторов данного типа. Это приводит к выпуску термисторов с индивидуальной градуировкой.
Термометры сопротивления представляют собой первичные преобразователи с удобным для дистанционной передачи выходным параметром - электрическим сопротивлением. Для измерения сопротивления такого сигнала обычно применяют автоматические уравновешенные мосты. При необходимости выходной сигнал термометра сопротивления может быть преобразован в унифицированный (4…20 мА или 0…10 В). Для этого в измерительную цепь включают промежуточный преобразователь.