Термопреобразователи сопротивления. Полезные датчики температуры.
Явление изменения сопротивления проводников при изменении температуры, открытое более века назад, было изучено и получило широкое практическое применение в технике для измерения тепловых параметров. Характеристики зависимости сопротивления от нагрева и охлаждения наиболее линейными оказались у проволоки из меди, платины и никеля.
Разработанные на их основе датчики температуры, представляющие спираль, нанесенную на керамическую или стеклянную основу и помещенную в изолированный стальной кожух, герметизируются со стороны электрических выводов. Такая капсула с двумя или несколькими выводами в виде витой пары или компенсационных проводников, помещается в измеряемую по тепловым параметрам среду.
Измерительный прибор – термометр, подключенный к термопреобразователю сопротивления, показывает значение температуры в контролируемой точке. Термосопротивления платиновые, ТСП, например, работают в диапазоне от -50 до +600°С, а медные, ТСМ, от -50…+180°С, с заданной точностью.
Терморезисторы выпускают и на пленочной основе – тонкий слой фольги металла наносят на изоляционный материал и герметизируют в тонкой капсуле. Такие датчики закладываются в контролируемые по нагреву места электрических генераторов, двигателей или в иные ответственные узлы для безаварийной эксплуатации.
Принцип действия устройств основан на изменении сопротивления металлов, сплавов и полупроводников при воздействии температуры. Эти устойчивые зависимости отражены в номинальных статических характеристиках созданных приборов, также называемых термометрами сопротивления, каковыми они и являются. Эти характеристики почти линейные, что повышает точность измерений.
Например, эталонные термопреобразователи сопротивления изготавливаются из платины высокой чистоты. А для рабочих средств измерения используются медные и никелевые сплавы. Для поддержания тока в измерительных цепях в состав устройства входят кроме датчика источник питания и показывающий прибор – измеритель.
Датчики ТС могут устанавливаться в любой среде – газообразной, жидкой, твердой для измерения температур в диапазонах: медные от -50 до +180 °С, платиновые – от -200 до +600 °С. Обозначение их в каталоге ТСМ, ТСП. Они выполняются в виде цилиндрического защитного кожуха, препятствующего механическим повреждениям, контакту со средой и агрессивным ее воздействиям и оголовка с контактной частью для подключения проводников к измерительному прибору.
Термопреобразователи сопротивления для контроля температуры
Степень нагретости веществ, находящихся в различных агрегатных состояниях, зачастую контролируют термопреобразователями сопротивления (ТС). Они названы так потому что свойства материалов, из которых они изготовлены имеют четко выраженную зависимость сопротивления от температуры. ТС используются в качестве первичных датчиков и устанавливаются непосредственно в технологическое устройство, где имеют контакт с измеряемой средой.
Например, в трубопровод с протекающим в нем теплоносителем. Датчик конструктивно представляет термопару с активной зоной в виде спая двух специально подобранных проволок, помещенную в стальной чехол, соединенный с оголовком. В верхней части ТС находится клеммная часть на изолированном основании, герметично закрываемая сверху крышкой.
ТС соединяется специальными проводами с прибором, который ведет измерение температуры. ТС, изготавливаются из разных металлических материалов. Для измерения высоких температур, например, расплавов используется платина, платинородий. Для жидкостей – применяются более дешевые медные термопары. Для повышения точности измерений применяются двух, трех и четырехпроводные схемы соединений датчиков и приборов.