Термометры сопротивления и термоэлектрические термометры Классификация конструкция типы

Термометры сопротивления и термоэлектрические термометры Классификация, конструкция, типы. Область применения.

Содержание урока Контроль знаний (опрос); Термометры сопротивления: типы, материалы, для их изготовления, область применения; Термоэлектрические термометры: конструкция, материалы для их изготовления, типы, область применения; Измерение ТЭДС пирометрическим милливольтметром, компенсационным методом; Автоматические потенциометры; Контрольные вопросы; Задание на дом.

Термометры сопротивления Действие термометров сопротивления основано на изменении электрического сопротивления проводников в зависимости от температуры. Электрическое сопротивление материалов зависит от температуры. Следовательно, зная зависимость сопротивления проводника от температуры и определяя это сопротивление при помощи электроизмерительного прибора, можно судить о температуре проводника.

Термометр сопротивления, чувствительный элемент которого состоит из тонкой спиральной проволоки (обмотки) или пленки, изолированной и помещенной в защитный чехол, является первичным измерительным преобразователем, питаемым от постороннего источника тока. В качестве вторичных приборов используют измерительные мосты и логометры.

Свойства материалов, применяемых для термометров сопротивления Однозначная зависимость сопротивления от температуры; Устойчивость при нагревании; Высокий и по возможности постоянный коэффициент электрического сопротивления; Стойкость проводника против коррозии. Наилучшим металлом для термометров сопротивления является платина. Другим приемлемым металлом является медь, но она имеет небольшое удельное сопротивление и легко окисляется при высоких температурах.

Зависимость относительного сопротивления платины и меди от температуры

Устройство термометра сопротивления а)чувствительный элемент: 1 – спираль; 2 – фарфоровая трубка; 3 и 4 - пробки; 5 – керамический порошок-изолятор; 6 – выводимые провода. б)защитная арматура: 7 – защитный стальной чехол; 8 и 9 – изолирующие фарфоровые бусы; 10 – порошок окиси алюминия; 11 – стальная втулка; 12 – бакелитовая головка.

Типы термометров сопротивления Стандартные технические термометры изготавливаются из платины и меди. Платиновые термометры обозначаются – ТСП; медные термометры обозначаются ТСМ. По точности изготовления термометры делятся на четыре класса допуска: АА - ± 0, 1˚С; А – ± 0, 15˚С; В - ± 0, 3˚ ; С - ± 0, 6˚С ; По инерционности термометры сопротивления делятся на: малоинерционные (до 89 с); со средней инерционностью (до 1 мин 20 с); с большой инерционностью (до 4 мин).

Полупроводниковые термометры сопротивления. Терморезисторы (термисторы) – полупроводниковые термометры, изготавливаемые из порошкообразной смеси оксидов некоторых металлов: меди, марганца, кобальта, никеля и др. , спрессованной и спеченной при высокой температуре. Это объемные (непроволочные) резисторы различной формы, имеющие отрицательный температурный коэффициент и уменьшающие свое сопротивление при нагревании. Зависимость относительного сопротивления терморезисторов от температуры нелинейная.

Термометры сопротивления

Характеристики термометров сопротивления характеристики Металлические ТС Полупроводниковые ТС Пределы измерения, ˚С -200 … +800 -150 … +450 Погрешность измерения, % ± 0, 5 ±(1 … 5) инерционность Большая малая преимущества Высокая точность, линейная статическая характеристика Высокая чувствительность недостатки Невозможность измерения температуры в точке Нелинейная статическая характеристика, низкая стабильность параметров во времени Область применения Энергетика, технологические процессы, пищевая промышленность Энергетика, непрерывные технологические процессы, медицина, производство искусственных материалов.

ТЕРМОМЕТР СОПРОТИВЛЕНИЯ ОБЫЧНО ПОДКЛЮЧАЮТ К ЛОГОМЕТРУ Эталонный термометр сопротивления Логометр Ш 4500

Схема подключения термометра сопротивления с помощью логометра RT – термометр сопротивления; Rл – соединительная линия. I и II – параллельные цепи, питаемые от источника Б. Отклонение стрелки логометра зависит только от RT. . Поэтому шкалу логометра градуируют в ˚С.

Термоэлектрические термометры Действие термоэлектрических термометров основано на свойстве металлов и сплавов создавать термоэлектродвижущую силу (ТЭДС), зависящую от температуры места спая двух разнородных проводников, образующих термопару. В замкнутом контуре двух разнородных проводников течет ток, если места спаев имеют различную температуру.

Схема контура термоэлектрического термометра. А и В – разнородные термоэлектроды. Спай 1, погружаемый в измеряемую среду, называется рабочим спаем. Спай 2 – свободный. t 0 2 A B EAB (t, t 0)=e. AB(t)-e. AB (t 0). EAB(t, t 0)=f(t). 1 t

Требования к термоэлектрическим материалам • • Постоянство термоэлектрических свойств; устойчивость против действия высоких температур и окисления; небольшой коэффициент электрического сопротивления; однозначная зависимость ТЭДС от температуры.

Термоэлектрические материалы материал состав Допускаемая конечная температура, ˚С хромель 90 % Ni, 10 % Cr 1000 нихром 80 %%Ni, 20 %Cr 1000 платиноиридий 90 %Pt, 10 %Ir 1000 медь Cu 350 платинородий 90 %Pt, 10 %Rh 1300 платина Pt 1300 алюмель 95 %Ni, 5 % (Al, Si, Mn) 1000 никель Ni 1000 копель 56 %Cu, 44 %Ni 600

Устройство термоэлектрического термометра (+) – электрод, по которому течет ток от рабочего конца к свободному. Термоэлектроды изолируются трубками или бусами из фарфора или окиси алюминия. Головка датчика выпускается из бакелита или алюминия.

Типы термоэлектрических термометров Основными типами термоэлектрических термометров являются: ТПП – платинородий-платиновый; ТПР – платинородиевый; ТХА – хромель-алюмелевый; ТХК – хромель-копелевый.

Характеристики термометров наименование тип Градуировочная характеристика Диапазон измерения, ˚С Платинородийплатиновый ТПП ПП-1 0 -1300 Платинородиевый (30 и 6 % родия) ТПР ПР-30/6 300 -1600 Хромельалюмелевый ТХА ХА -200 -1000 Хромелькопелевый ТХК ХК -22 -600

Термометры из неблагородных металлов (ТХА, ТХК) изготовляются из проволоки диаметром 1, 2 -3, 2 мм и применяются как технические, для термометров из благородных металлов применяют проволоку диаметром 0, 5 мм. . Термометры ТПП благодаря исключительному постоянству термоэлектрических свойств и большому диапазону измерения применяют как лабораторные, образцовые и эталонные.

Погрешности термоэлектрических термометров Для ТПП Для ТПР Для ТХА Для ТХК ΔE=±(0. 01+2, 5· 10 -5 (t-300)) м. В ΔЕ=±(0. 01+3. 3· 10 -5(t-300)) м. В ΔE=±(0. 16+2· 10 -4(t-300)) м. В ΔE=±(0. 20+6· 10 -4(t-300)) м. В. Первое значение соответствует температуре +300˚С, для более высокой температуры погрешность рассчитывается по представленным формулам.

Область применения термоэлектрических термометров Термоэлектрические термометры применяются в энергетике, строительстве, медицине, в условиях непрерывного машиностроительного производства, при производстве искусственных материалов, в различных областях химического производства.

Достоинства термоэлектрических термометров Основные достоинства: • Большой диапазон измерения; • Высокая чувствительность; • Незначительная инерционность; • Отсутствие постороннего источника тока; • Легкость осуществления дистанционной передачи показаний.

Термоэлектрический термометр является первичным измерительным преобразователем. Для проведения измерений требуется его подключение ко вторичному прибору. В качестве вторичных приборов, работающих с термоэлектрическими термометрами, применяются магнитоэлектрические милливольтметры и потенциометры.

Схема подключения термоэлектрического термометра 1; 2 – термоэлектроды; 3 – рабочий спай; 4 – фарфоровые трубки; 5 – защитный чехол; 6; 7 – головка с зажимами; 8; 9 – удлиняющие и соединительные провода; 12 – вторичный прибор; 13 – термостатирующее устройство.

Пирометрические милливольтметры Модель М 1730 имеет класс точности 1, 0. 1 –шкала; 2 – осветитель; 3 – разъем. Милливольтметр является чувствительным вторичным прибором. Для измерения температуры его шкала градуируется непосредственно в ˚С. Милливольтметры рассчитаны на работу при температуре окружающей среды 10 -35˚С и относительной влажности до 80 %.

Милливольтметр типа М-64 выпускается для всех стандартных термоэлектрических термометров. Класс точности: 1, 5. Тип термометра Диапазон показаний, ˚С ТПП 0 -1300; 0 -1600; 500 -1300 ТПР 0 -1600; 0 -1800 ТХА 0 -400; 0 -600; 0 -800; 0 -900; 0 -1100; 01300; 200 -600; 200 -1200; 400 -900; 600 -1200; 700 -1300. ТХК 0 -200; 0 -300; 0 -400; 0 -600; 200 -800.

Измерение ТЭДС компенсационным методом. Потенциометры. В потенциометре развиваемая термоэлектрическим термометром ТЭДС компенсируется равным по величине, но обратным по знаку напряжением от источника тока, расположенного в приборе, которое затем измеряется с большой точностью. Класс точности потенциометров 0, 25 -1, 0. Выпускают потенциометры двух видов: автоматические (промышленные) и лабораторные.

В автоматических потенциометрах применяется мостовая измерительная схема, обеспечивающая непрерывное введение поправки на температуру свободных концов термометра. К автоматическим приборам относятся вторичные приборы серий: КС – компенсирующие самопишущие; КП – компенсирующие показывающие с плоской шкалой; КВ – компенсирующие показывающие с вращающимся циферблатом.

Автоматические потенциометры Самопишущий потенциометр с диаграммным диском. Самопишущий потенциометр с диаграммной лентой

Контрольные вопросы В чем состоит сущность термоэлектрического эффекта? Каковы основные свойства термоэлектрических материалов? Область применения термоэлектрических термометров. Что представляют собой термометры сопротивления? Какие основные достоинства и недостатки термометров сопротивления Вы знаете?