3. Основные погрешности термометров сопротивления

Погрешности термометров сопротивления складываются из погрешностей, вносимых датчиком, электрической цепью и логометром.

Датчику присущи методические погрешности, общие для тер­мометров (см. стр. 201):

1. Погрешность из-за потерь от теплоизлучения и теплопро­водности.

2. Погрешность от неполного торможения газового потока.

3. Динамическая погрешность.

Кроме того, для терморезисторных датчиков характерна по­грешность, вызываемая нагревом термосопротивления протека­ющим по нему током. Величина этой погрешности в установив­шемся режиме

,

Для полупроводниковых ПТР величина допустимого тока, в зависимости от типа ПТР, лежит в пределах от долей до десят­ков ма.

Электрическая цепь обладает температурной погрешностью, выражающейся в изменении отношения токов i/i₂ вследствие из­менения сопротивления рамок логометра. Для компенсации этой погрешности сопротивления R₃, R₄ и R₇ (см. рис. 7.5, а) выполня­ются из меди.

Логометр обладает погрешностями, рассмотренными в гл. VI (стр. 194).

§ 7.5. Термоэлектрические термометры

1. Характеристики термопар

Чувствительный элемент термоэлектрического термометра (термопара) состоит из двух разнородных электродов А и В, сое­диненных между собой путем спайки, сварки или сплавления (рис. 7.8, а).

Действие термопары основано на зависимости контактной раз­ности потенциалов, возникающей между проводниками А и В, от температуры места соединения и свободных концов.

Контактная разность потенциалов возникает как между про­водниками, изготовленными из металлов, так и между полупро­водниками.

Принцип действия термопары можно объяснить следующим образом: энергия свободных электронов не одинакова в различ­ных проводниках и по-разному возрастает с повышением темпе­ратуры. Если вдоль проводника существует перепад температуры, то электроны на горячем конце приобретают более высокие энергии и скорости, чем на холодном. В результате этого возникает поток электронов от горячего конца к холодному и на холодном конце накапливается отрицательный заряд. Процесс накопления заряда продолжается до тех пор, пока возникшее падение потен­циала не создает встречный поток электронов, равный первич­ному потоку, вызванному различием тепловых скоростей. Раз­ность таких падений потенциала в двух проводниках, образую­щих термопару, и обусловливает возникновение термо-э. д. с.

Зависимость контактной разности потенциалов от температу­ры не связана с формой и геометрическими размерами электро­дов, а определяется только материалами, из которых они изго­товлены.

Если замкнуть свободные концы термоэлектродов А и В, то образуется замкнутая цепь (см. рис. 7.8, б) с двумя контактными соединениями.

Если температуры мест соединений одинаковы ( ), то суммарная э. д. с. в контуре равна нулю и электрический ток в замкнутом контуре отсутствует.

Если температуры мест соединений неодинаковы, например , то в цепи возникнет термоэлектродвижущая сила и по ней потечет электрический ток.

Место соединения проводников с более высокой температурой ( ) называется рабочим спаем, а с более низкой ( ) —свобод­ным спаем (в практике измерений их называют также горячим и холодным спаями).

Таким образом, термоэлектродвижущая сила зависит от тем­ператур горячего и холодного спаев. Существует аналитическая зависимость е( ), полученная методами квантовой физики. Однако эта зависимость является весьма приближенной и на практике пользуются данными, полученными экспериментально для различных металлов и сплавов. Они приводятся в виде таб­лиц в справочниках физических величин. Для сокращения объема справочных данных значения термо-э. д. с. обычно приводятся для различных металлов и сплавов, соединенных в паре с нор­мальным термоэлектродом, в качестве которого выбрана плати­на, причем температура холодного спая принимается рав­ной 0°С.