Т е р м о э л е к т р и ч е с к и е т е р м о м е т р ы

Действие термоэлектрических термометров основано на свойстве металлов и сплавов создавать термоэлектродвижущую силу (термо-ЭДС), зависящую от температуры места соединения (спая) концов двух разнородных провод­ников (термоэлектродов), образующих чувствительный элемент термометра - термопару. Термопара состоит из двух разнородных проводов (термоэлектродов), рабочие концы которых электрически соединены друг с другом, образуя так называемый горячий спай. Располагая законом изменения термо-ЭДС термометра от температуры и оп­ределяя значение термо-ЭДС электроизмерительным прибором, можно найти искомое значение температуры в месте измерения.

Таблица 2. – Некоторые характеристики измерителей температур

Термоэлектрический термометр, состоящий из двух спаянных и изолированных по длине термоэлектродов, защитного чехла и головки с зажимами для подключения соединительной линии, является первичным измеритель­ным преобразователем.

В качестве вторичных приборов, работающих с термо­электрическими термометрами, применяются магнитоэлек­трические милливольтметры и потенциометры.

Рис. 3. – Принципиальные схемы измерения температуры: а – термопара; б – гипертермопара; в – термометр сопротивления с платиновой проволокой; г - термометр сопротивления с термистором.

На морских судах наиболее распространены термопары для измерения температур газов по тракту котлов, для измерения температур уходящих газов ДВС и пр. Термоэлектрические термометры широко применяются в энергетических установках для измерения температуры перегретого пара, дымовых газов, металла труб котлоагрегатов и т.п. Положительными свойствами их являются: большой диапазон измерения, высокая чувствительность, незначительная инерционность, отсутствие постороннего источника тока и легкость осуществления дистанционной передачи показаний.

2.4.2 Т е р м о м е т р ы с о п р о т и в л е н и я

Принцип действия термометров сопротивления заключается в способности различных материалов (в первую очередь металлов) изменять свой электрическое сопротивление с изменением температуры. Параметр, характеризующий изменение электрического сопротивления с температурой, называют температурным коэффициентом электрического сопротивления. Для материалов, у которых коэффициент не зависит от температуры, он может быть определён следующим образом:

α = (R_t – R₀) / (R₀t), (2.2)

где R_t и R₀ — сопротивления при температуре t і 0 °С соответственно.

Температурный коэффициент α выражается в °С^-1 или К^-1. Для большинства чистых металлов температурный коэффициент изменяется в пределах 0, 035-0, 0065 К ^{- 1}. В сплавов этот коэффициент существенно меньше и в некоторых случаях приближается к нулю (для манганин составляет 2·10^-5 К^-1). Для полупроводниковых материалов температурный коэффициент отрицательный и на порядок больше, чем у металлов (0, 01-0, 15 К ^{- 1}).

Термометры сопротивления из термически обработанных смесей окислов меди, марганца, магния, никеля, кобальта и окислов других металлов, обладающих свойствами полупроводников, как правило, изготавливают путем специального намотки тонкой проволоки на каркас из изоляционного материала. Для предохранения от повреждения провод вместе с каркасом помещают в защитную оболочку.

Материалы, применяемые для изготовления технических термометров сопротивления, должны соответствовать тем же обязательным требованиям, предъявляемым к материалам, идущим на изготовление термоэлектрических термометров. Во-первых, это требования стабильности градуировочной характеристики и, во-вторых, требование воспроизводимости.