Технические данные термопреобразователей сопротивления

Для изготовления термопреобразователей сопротивления (ТС) могут использоваться либо чистые металлы, либо полупроводниковые материалы. Электрическое сопротивление чистых металлов увеличивается с ростом температуры (их температурный коэффициент достигает 0,0065 К-1, т.е. сопротивление увеличивается на 0,65% при увеличении температуры на один градус). Полупроводниковые термопреобразователи сопротивления имеют отрицательный температурный коэффициент (т.е. их сопротивление уменьшается с ростом температуры), доходящий до 0,15 К-1. Полупроводниковые ТС не используются в системах технологического контроля для измерения температуры, так как требуют периодической индивидуальной градуировки. Обычно они используются как индикаторы температуры в схемах компенсации температурной погрешности некоторых средств измерения (например, в схемах кондуктометров).

Термопреобразователи сопротивления из чистых металлов, получившие наибольшее распространение, изготавливают обычно из тонкой проволоки в виде намотки на каркас или спирали внутри каркаса. Такое изделие называется чувствительным элементом термопреобразователя сопротивления. Для предохранения от повреждений чувствительный элемент помещают в защитную арматуру. Достоинством металлических ТС является высокая точность измерения температуры (при невысоких температурах выше, чем у термоэлектрических преобразователей), а также взаимозаменяемость. Металлы для чувствительных элементов (ЧЭ) должны отвечать ряду требований, основными из которых являются требования стабильности градуировочной характеристики и воспроизводимости (т.е. возможности массового изготовления ЧЭ с одинаковыми в пределах допускаемой погрешности градуировочными характеристиками). Если хотя бы одно из этих требований не выполняется, материал не может быть использован для изготовления термопреобразователя сопротивления. Желательно также выполнение дополнительных условий: высокий температурный коэффициент электрического сопротивления (что обеспечивает высокую чувствительность — приращение сопротивления на один градус), линейность градуировочной характеристики R(t) = f(t), большое удельное сопротивление, химическая инертность.

По ГОСТ Р50353-92 термопреобразователи сопротивления могут изготавливаться из платины (обозначение ТСП), из меди (обозначение ТСМ) или никеля (обозначение ТСН). Характеристикой ТС является их сопротивление R0 при 0 °С, температурный коэффициент сопротивления (ТКС) и класс.

Наличие в металлах примесей уменьшает температурный коэффициент электросопротивления, поэтому металлы для термопреобразователя сопротивления должны иметь нормированную чистоту. Поскольку ТКС может изменяться с изменением температуры, показателем степени чистоты выбрана величина W100 — отношение сопротивлений ТС при 100 и 0 °С. Для ТСП W100 = 1,385 или 1,391, для ТСМ W100 = 1,426 или 1,428. Класс термопреобразователя сопротивления определяет допускаемые отклонения и от номинальных значений, что, в свою очередь, определяет допускаемую абсолютную погрешность Δt преобразования ТС. По допускаемым погрешностям ТС подразделяются на три класса — А, В, С, при этом платиновые ТС обычно выпускаются классов А, В, медные — классов В, С. Существует несколько стандартных разновидностей ТС. Номинальной статической характеристикой (НСХ) термопреобразователя сопротивления является зависимость его сопротивления R, от температуры t

Rt = f(t)

Условное обозначение их номинальных статических характеристик (НСХ) состоит из двух элементов — цифры, соответствующей значению R0 и буквы, являющейся первой буквой названия материала (П — платина, М — медь, Н — никель). В международном обозначении перед значением R0 расположены латинские обозначения материалов Pt, Cu, Ni. НСХ термопреобразователей сопротивления записывается в виде:

Rt = Wt * R0

где Rt — сопротивление ТС при температуре t, Ом; Wt — значение отношения сопротивлений при температуре t к сопротивлению при 0°С (R0). Значения Wt выбираются из таблиц ГОСТ Р50353-92. Диапазоны применения термопреобразователей сопротивления различных типов и классов, формулы расчета предельных погрешностей и НСХ приведены в таблицах 1.1 и 1.2.

Таблица 2.2