Термометр сопротивления. 
Устройство, типы, градуировки, область применения

Термопреобразователи сопротивления (термометры сопротивления) широко применяют во всех отраслях промышленности для измерения температуры в трубопроводах, технологическом оборудовании, электрических вращающихся машинах, нагревательных печах, а также в производственных помещениях.

Измерение температуры термометрами сопротивления основано на свойстве металлов и полупроводников изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры. Если известна зависимость R_t= f (t) — градуировочная характеристика между электрическим сопротивлением термопреобразователя сопротивления (R_t) и его температурой (t) то, измерив R_t, можно определить значение температуры среды, в которую он погружен.

Термопреобразователи позволяют надежно измерять температуру в пределах от минус 260 до плюс 1100 °C. К металлическим проводникам термопреобразователей сопротивления предъявляется ряд требований, основными из которых являются стабильность градуировочной характеристики, а также ее воспроизводимость, обеспечивающая взаимозаменяемость изготовляемых термопреобразователей сопротивления. Для изготовления стандартизованных термопреобразователей сопротивления в настоящее время применяют платину и медь.

Для примера на рисунке 1 показано устройство платинового терморезистора. В каналах керамической трубки 2 расположены две (или четыре) секции спирали 3 из платиновой проволоки, соединенные между собой последовательно. К концам спирали припаивают выводы 4, используемые для включения терморезистора в измерительную цепь. Крепление выводов и герметизацию керамической трубки производят глазурью 1. Каналы керамической трубки засыпают порошком безводного оксида алюминия, исполняющего роль изолятора и фиксатора платиновой спирали. Порошок безводного оксида алюминия, имеющий высокую теплопроводность и малую теплоемкость, обеспечивает хорошую передачу теплоты и малую инерционность терморезистора. Для защиты терморезистора от механических и химических воздействий внешней среды его помещают в защитную арматуру из нержавеющей стали.

а — конструкция; б - внешний вид;

Принцип действия термопреобразователей сопротивления платиновых (ТСП) и термопреобразователей сопротивления медных (ТСМ) одинаков и основан на свойстве платины или меди, по которым протекает электрический ток, изменять электрическое сопротивление при изменении контролируемой температуры (чем выше температура, тем выше сопротивление). Изменение сопротивления термопреобразователя регистрируется измерительным прибором, шкала которого градуирована в градусах Цельсия. Измерительные приборы, с которыми работают терморезисторы (ТСП и ТСМ), имеют мостовую измерительную схему с автоматическим уравновешиванием (логометр, автоматический мост, измеритель ТРМ).

Включение термометра сопротивления в мостовую схему.

Выпускаются термометры сопротивления следующих номинальных статических характеристик преобразования: платиновые 10П, 50П, 100П, медные 10 М, 50 М, 100 М. Число в условном обозначении характеристики показывает сопротивление термопреобразователя при 0С.

Платиновые преобразователи сопротивления используются для измерения температуры от минус 260 до плюс 1100 °C, при этом для диапазона температур от минус 260 до плюс 750 °C чувствительный элемент изготовлен из платиновой проволоки диаметром 0,05…0,08 мм, намотанной на слюдяную пластинку с зубчатой нарезкой, и помещен в защитную арматуру, а для измерения температур до 1100 °C, в силу распыления платины при этих температурах, диаметр проволоки составляет около 0,5 мм.

Платиновые термопреобразователи сопротивления являются наиболее точными первичными преобразователями, используются в качестве рабочих, образцовых и эталонных термометров в диапазоне температур, где они могут быть использованы.

Недостатком платины является нелинейность функции R_t=f (t) и, кроме того, платина — очень дорогой металл.

Медь — один из недорогостоящих металлов, легко получаемых в чистом виде. Медные термопреобразователи сопротивлений предназначены для измерения температуры в диапазоне от минус 50 до плюс 200 °C. При более высоких температурах медь активно окисляется и потому не используется. Диаметр медной проволоки обычно 0,1. .0,2 мм, а выводы—из медной луженой проволоки диаметром 1… 1,5 мм.