При прохождении электрического тока то проводу в нем выделяется тепло. Часть этого тепла идет на нагревание самого провода, другая часть отдается в окружающую среду путем конвекции, теплопроводности (провода и среды) и излучения.
При установившемся тепловом равновесии температура, а следовательно, и сопротивление провода зависят как от величины тока в проводе, так и от причин, влияющих на отдачу тепла в окружающую среду. К этим причинам относятся: конфигурация и размеры провода и арматуры, температура провода и среды, скорость движения среды, ее состав, плотность и др.
Зависимость сопротивления провода от температуры, скорости движения окружающей среды, ее плотности и состава можно использовать для измерения этих неэлектрических величин путем измерения сопротивления провода.
Провод, предназначенный для указанной цели, является измерительным преобразователем и называется термосопротивлением.
Для успешного применения термосопротивления для измерения неэлектрических величин необходимо создать условия, в которых измеряемая неэлектрическая величина оказывала бы наибольшее влияние на величины термосопротивления, в то время как остальные величины, наоборот, по возможности не влияли бы на его сопротивление.
При использовании термосопротивления следует стремиться к уменьшению теплоотдачи через теплопроводность провода и лучеиспускание.
При длине провода значительно превосходящей его диаметр отдачей через теплопроводность провода можно пренебречь если разность температур провода и среды не превышает 100° С. Если указанными отдачами тепла нельзя пренебречь, то их учитывают при градуировке.
Приборы с термосопротивлением для измерения скорости газового (воздушного) потока называются термоанемометрами.
Термосопротивление представляет собой тонкую проволоку, длина которой в 500 раз больше диаметра.
Если поместить это сопротивлениение в газовую (воздушную) среду с неизменной температурой и пропустить через него постоянный ток, то, допуская, что отдача тепла происходит только через конвекцию, получим зависимость температуры, а следовательно, и величины термосопротивления от скорости движения газового (воздушного) потока.
Приборы для измерений температур, в которых в качестве преобразователей используются термосопротивления, называются термометрами сопротивления. Они применяются для измерения температур до 500° С.
В этом случае температура термосопротивления должна определяться температурой измеряемой среды и не должна зависеть от тока в преобразователе.
Термосопротивление должно избавляться из материалов с большим температурным коэффициентом сопротивления.
Наиболее часто применяются платина (до 500° С), медь (до 150°С) и никель (до 300°С).
Для платины зависимость сопротивления от температуры в пределах 0 - 500° С можно выразить уравнением rt = ro х (1 + αпt + βпt3) 1/град, где αп = 3,94 х 10-3 1/град, βп = -5,8 х 10-7 1/град
Для меди зависимость сопротивления от температуры в пределах 150° С можно выразить как rt = ro х (1 + αмt),где αм = 0,00428 1/град.
Зависимость сопротивления никеля от температуры определяется экспериментально для каждой марки никеля, так как температурный коэффициент сопротивления его может иметь разные значения, и кроме того, зависимость сопротивления никеля от температуры нелинейна.
Таким образом, по величине сопротивления преобразователя можно определить его температуру, а следовательно, и температуру среды, в которой находится термосопротивление.
Термосопротивление в термометрах сопротивления представляет собой проволоку, намотанную на каркас из пластмассы или слюды, помещенную в защитную оболочку, размеры и конфигурация которой зависят от назначения термометра сопротивления.
В термометрах сопротивления можно использовать любую схему для измерения сопротивления.
Для измерения температур используют также объемные полупроводниковые сопротивления с температурным коэффициентом сопротивления, примерно в 10 раз большим, чем у металлов (-0,03 - -0,05)1/град.
Полупроводниковые термосопротивления (типа ММТ) изготавливаются керамическими методами из различных окислов (ZnO, МnО) и сернистых соединений (Ag2S). Они имеют сопротивление 1 000 - 20 000 ом и могут применяться для измерения температур -100 до + 120° С.
Никто пока не комментировал эту страницу.