Методы и средства контактных электроизмерений температуры
, 5 |От —90 до +125 |0,5 |3 |
|СТЗ-25 |3,3—4,5 |26—32 |От —100 до+125 |0,08 |0,4 |
КМТ-14, СТ1-18, СТ1-19, номинальные сопротивления которых нормируются
для температуры 150° С. В графе «постоянная В» для некоторых типов ПТР
приводятся два диапазона возможных значений В, первая строчка при этом
относится к низким температурам, а вторая — к высоким. Перелом
характеристики для ПТР типа СТЗ-6 происходит при — 28° С, для СТ4-2 и СТ4-
15 — при 0° С и Для СТЗ-14— при 5° С.
Точность измерения температуры с помощью ПТР может быть весьма
высокой. В настоящее время разработаны также ПТР для измерений низких и
высоких температур. В частности, ПТР типа СТ7-1 может измерять температуру
в диапазоне от — 110 до — 196° С. Высокотемпературный ПТР типа СТ12-1
предназначен для применения при температурах 600-1000° С.
Недостатками полупроводниковых терморезисторов, существенно снижающими
их эксплуатационные качества, являются нелинейность зависимости
сопротивления от температуры (см. рис. 14-12) и значительный разброс от
образца к образцу как номинального значения сопротивления, так и постоянной
В. Согласно ГОСТ 10688—63 допуск на величину номинального сопротивления
может составлять ±20%. Допуск на величину постоянной В не нормируется.
Практически он достигает ± 17% от номинального.
Нелинейность характеристики и технологический разброс параметров
терморезисторов затрудняет получение линейных шкал термометров, построение
многоканальных приборов, обеспечение взаимозаменяемости терморезисторов,
необходимой при массовом производстве термометров с терморезисторами. Чтобы
улучшить вид шкалы и обеспечить взаимозаменяемость терморезисторов,
приходится применять специальные унифицирующие и линеаризующие цепи, как
пассивные, так и активные.
Позисторы изготавливаются также из полупроводниковых материалов, но
имеют положительный температурный коэффициент сопротивления. Для
температурных зависимостей сопротивления позисторов характерно увеличение
сопротивления при повышении температуры в определенном интервале
температур. Ниже и выше этого интервала сопротивление с ростом температуры
уменьшается. Положительные ТКС позисторов могут достигать величины порядка
30—50 проц/К, графики изменения их сопротивления в зависимости от
температуры приведены на рис. 9.
Возможно также создание других видов полупроводниковых Датчиков
температуры. В частности, для измерения температуры Можно применять датчики
из органических полупроводников и Датчики на основе открытых или запертых р
— n-переходов. Например, при заданном токе напряжение на открытом р — п-
переходе или на стабилитроне линейно изменяется с температурой, чричем ТКС
для открытого р — n-перехода отрицателен и составляет 2—3 мВ/К, а для
стабилитрона положителен и достигает 8 мВ/К.
Измерительные цепи. Отличия измерительных цепей для терморезисторов от
обычных цепей омметров заключаются в более узком диапазоне изменения
измеряемого сопротивления и в необходимости учета сопротивлений проводов,
соединяющих термометр сопротивления с измерительной цепью. Если
используется простейшая двухпроводная соединительная линия, то может
возникнуть погрешность от температурного изменения сопротивления этой
линии. При применении высокоомных термометров (например, полупроводниковых)
эта погрешность может быть пренебрежимо мала, однако в большинстве
практических случаев, когда используются стандартные термометры
сопротивления, ее приходится принимать во внимание.
Если, например, сопротивление медной линии равно 5 Ом и используется
термометр с Ro = 53 Ом, то изменение температуры линии на 10° С приведет к
изменению показаний прибора примерно на ГС. Для уменьшения погрешности от
изменения сопротивления соединительной линии часто применяют трехпроводную
линию. При этом термометр подключают к мостовой цепи так, чтобы два провода
линии вошли в разные плечи моста, а третий оказался подключенным
последовательно с источником питания или указателем. На рис. 10, а
показана схема моста, содержащего термометр сопротивления, присоединенный
трехпроводной линией.
Исключить влияние сопротивлений соединительной линии можно, используя
четырехпроводное включение терморезистора, как это показано на рис. 10 а,
б, и вольтметр с большим входным сопротивлением для измерения падения
напряжения U? = IR на терморезисторе. Ток через терморезистор должен быть
задан, поэтому "и такой схеме включения терморезистор питают от
стабилизатора тока. Возможно также построение мостовых цепей с
четырехпроводным подключением термометра.
1.4. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТЕРМОПАРЫ И ТЕРМОРЕЗИСТОРЫ
Основные параметры термопар промышленного типа:
Таблица 5
|Обозначени|Обазначени|Материалы |Пределы |Верхний |
|е |е |термоэлектродов |измерения при |предел |
|термопары |градуировк| |длительном |измерения при|
| |ит | |применении, °СС |кратковременн|
| | | | |ом |
| | | | |применении, |
| | | | |°С |
| | | |от |до | |
|ТПП |ПП-1 |Платинородий (10% |—20 |1300 |1600 |
| | |родия)— платина | | | |
|ТПР |ПР-30/6 |Платинородий (30% |300 |1600 |1800 |
| | |родия)— платинородий| | | |
| | |(6% родия) | | | |
|ТХА |ХА |Хромель — алюмель |—50 |1000 |1300 |
|ТХК |ХК |Хромель — копель |—50 |600 |800 |
Для измерения температур ниже — 50° С могут найти применение
специальные термопары, например медь — константан (до ~- 270° С), медь —
копель (до — 200° С) и т. д. Для измерения температур выше 1300—1800° С
изготавливаются термопары на основе тугоплавких металлов:
иридий—ренийиридий (до 2100° С), вольфрам—рений (до 2500° С), на основе
карбидов переходных металлов — титана, циркония, ниобия, талия, гафния
(теоретически до 3000—3500° С), на основе углеродистых и графитовых
волокон.
Градуировочные характеристики термопар основных типов приведены в
табл. 6. В этой таблице указана температура рабочего спая ? в градусах
Цельсия и приведены величины термо-э.д.с. соответствующих термопар в
милливольтах при температуре свободных концов 0° С.
Таблица 6
|Обозначе|Температура рабочего спая в, °С |
|ние | |
|градуиро| |
|вки | |
|ХА |12,2|16,40|20,65|24,91|33,32|41,26|48,87|— |— |— |
|ПП-1 |2,31|3,249|4,218|5,220|7,325|9,564|11,92|14,33|16,71|— |
| | | | | | | |3 |8 |7 | |
|ПР-30/6 |— |— |— |— |— |4,913|6,902|9,109|11,47|13,92|
| | | | | | | | | |1 |7 |
Допускаются отклонения реальных термо-э.д.с. от значений, приведенных
в табл. 6, на величины, указанные в табл. 7.
Таблица 7
|Обозначение |Диапазон температур, °С |Наибольшее допустимое |
|градуировки | |отклонение термо- э. д. с.,|
| | |мВ |
|ПП-1 |От —20 до +300 |0,01 |
| |От +300 до +1600 |0,01 +2,5?10-5(? – 300) |
|ПР-30/6 |От +300 до +1800 |0,01 +3,3?10-6(? - 300) |
|ХА |От —50 до +300 |0,16 |
| |От +300 до +1300 |0,16+2,0. 10-4(? -300) |
|ХК |От —50 до +300 |0,20 |
| |От +300 до +800 |0,20+6,0?10-4(?-300) |
Конструкция термопары промышленного типа показана на рис. 11. Это
термопара с термоэлектродами из неблагородных металлов, расположенными в
составной защитной трубе с подвижным фланцем для ее крепления. Рабочий спай
1 термопары изолирован от трубы фарфоровым наконечником 2. Термоэлектроды
изолированы бусами 4. Защитная труба состоит из рабочего 3 и нерабочего 6
участков. Передвижной фланец 5 крепится к трубе винтом. Головка термопары
имеет литой корпус 7 с крышкой 11, закрепленной винтами 10; В головке
укреплены фарфоровые колодки 8 (винтами 15) с «плавающими»
(незакрепленными) зажимами 12, которые позволяют термоэлектродам удлиняться
под воздействием температуры без возникновения механических напряжений,
ведущих к быстрому разрушению термоэлектродов. Термоэлектроды крепятся к
этим зажимам винтами 13, а соединительные провода — винтами 14. Эти провода
прохо
| |  скачать работу |
Методы и средства контактных электроизмерений температуры |
