§ 7.4. Термометры сопротивления

1. Характеристики проволочных и полупроводниковых терморезисторов

Чувствительный элемент термометра сопротивления представ­ляет собой проволочный или полупроводниковый терморезистор, величина которого изменяется в зависи­мости от температуры (рис. 7.4).

Зависимость электрического сопро­тивления проволочного терморезистора от температуры (статическая характери­стика) в малом диапазоне температур близка к линейной:

,

где R₀ – сопротивление при 0⁰С

- температурный коэффициент электрического сопротивления

- температура в ⁰С.

Чувствительность терморезистора

.

При изменении температуры в широ­ких пределах зависимость R от нели­нейна.

При оценке средней чувствительности пользуются средним значением темпера­турного коэффициента _ср, вычисленным для определенного интервала температур, например от 0 до 100°С.

Для изготовления проволочных терморезисторов применяют чистые металлы, поскольку они имеют большее значение темпе­ратурного коэффициента, чем сплавы металлов. В табл. 7.3 при­ведены характеристики наиболее употребительных материалов проволочных терморезисторов.

У медного терморезистора при изменении температуры от —50 до +180°С сохраняется линейная зависимость R от (7.1), причем = 4 * 26*10^³ 1/град.

У платинового терморезистора в диапазоне температур от —200 до 0° С.

,

а в диапазоне от О до +650° С

,

где А = 3,96847-10-³ 1/град;

В =—5,847-10^-7 1/град²;

С = —4,22-10^-12 1/ град⁴.

Для никеля зависимость R от еще более сложна. Полупроводниковые терморезисторы (ПТР) имеют обратную зависимость R от : с увеличением температуры сопротивление падает по экспоненциальному закону (см. рис. 7.4, б):

,

где Т – абсолютная температура

А и В – коэффициенты, зависящие от материала и размеров ПТР.

Вследствие существенной нелинейности статической характе­ристики температурный коэффициент ПТР в большой степени за­висит от температуры:

.

В справочных данных обычно приводятся значения R и при 20° С.

В табл. 7.4 приведены характеристики некоторых полупровод­никовых терморезисторов.

Пользуясь табличными данными, можно определить R при любой температуре по формуле

.

2. Конструкция термометров сопротивления

На летательных аппаратах применяются унифицированные термометры сопротивления с диапазоном измерения от —70 до + 150°С, предназначенные для измерения температуры масла, охлаждающей жидкости, наружного воздуха.

Прибор состоит из датчика и указателя, соединенных между собой по схеме, представленной на рис. 7.5, а.

На рис. 7.6 показана конструкция терморезисторного датчика, входящего в комплект унифицированного термометра сопротив­ления. Теплочувствительный элемент выполнен из никелевой про­волоки диаметром 0,05 мм, намотанной на слюдяной пластинча­тый каркас и защищенной от механических повреждений тонко­стенным цилиндрическим корпусом из нержавеющей стали.

Для лучшей передачи тепла между стенками корпуса и нике­левой проволокой помещены теплопроводящие серебряные пла­стины, изолированные от проволоки тонкими слюдяными про­кладками. Корпус датчика снабжен утолщенной головкой с резь­бой, предназначенной для крепления датчика. В головке датчика расположены штепсельный разъем и добавочное манганиновое сопротивление, включаемое последовательно с никелевой обмот­кой. Добавочное сопротивление предназначено для приведения температурного коэффициента датчика к стандартному значению с целью обеспечения взаимозаменяемости датчиков (вследствие значительного влияния примесей температурный коэффициент электрического сопротивления никеля имеет слишком большой разброс).

Конструкция указателя унифицированного термометра сопро­тивления приведена на рис. 7.7. В корпусе указателя размещен логометр с подвижным магнитом (такой же, как в электрических дистанционных манометрах, см. рис. 6.20) и постоянные сопро­тивления, входящие в электрическую схему термометра сопро­тивления (см. рис. 7.5).

Градуировочная характеристика унифицированного термомет­ра сопротивления в интервале температур от +50 до +300° С приведены в табл. 7.5.