Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы (1240837), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Термометры сопротивления с ЧЭ, изготовленными из медной проволоки диаметром 0,1 мм, изолированной эмалью, могут быть использованы для длительного измерения температуры не выше 100'С, а из медной проволоки с кремнийорганической или винифлексовой изоляцией — - до 180'С. Медные термометры сопротивления типа ТСМ согласно ГОСТ 6651-59 могут применяться для длительного измерения температуры от — 50 до 180'С.
По точности они подразделяются на два класса (2 и 3). Номинальные значения сопротивления при 0'С (Р,) для термометров типа ТСМ установлены равными 53 и 100 Ом, которым присвоено обозначение гргдуировки соответственно гр23 и гр24. Допускаемое отклонение сопротивления ЧЭ термометра й, от номинального значения для обоих классов точности составляет -0,1%. Отношение сопротивлений И,я%', установлено равным 1,426+-0,001 для термометров класса точности 2 и 1,425 .+: 0,002 — для термометров класса точности 3. Стандартные градуировочные таблицы для медных термометров сопротивления типа ТСМ приведены в табл.
П5-2-2. Максимально допускаемые отклонения электрического сопротивления чувствительного элемента термометра ТСМ от данных градуировочиых таблиц подсчитываются по формуле, приведенной в табл. 5-2-1. Из медной проволоки приборостроительная промышленность изготовляет термометры сопротивления типа ТСМ только 3-го класса точности. Никель и изготовляемые из него термометры сопротивления. Основньш достоинством никеля является то, что он обладает высоким температурным коэффициентом электрического сопротивления (и — 6,66 . 10-з С г) и большим удельным сопротивлением (р = 12,8 10 з Ом ° м). К числу недостатков никеля следует пгнести значительную окисляемость ярн высоких температурах и большую зависимость температурного коэффициента сопротивления от степени чистоты металла. Зависимость сопротивления никеля от температуры имеет резко нелинейную характеристику (рис.
5-2-1). Вследствие указанных выше причин термометры сопротивления с ЧЭ из никелевой проволоки могут быть использованы для измерения температур не выше !80 †2' С. Никелевые термометры сопротивления применяют за рубежом вместо медных; в СССР онн не выпускаются. По данным ВНИИМ для изготовления ЧЭ никелевых термометров сопротивления для температур от — 10 до +180'С может быть использована проволока (ГОСТ 2179-59) из никеля марки НПО (ГОСТ 492-52). Электрическое сопротивление термометра с ЧЭ из этой марки никеля в интервале температур — 10 ( Г =- 180'С может быть вычислено ао формуле Дг — )(о(1+Аз 5ВГз) (5-2-10) где Вь )гз — сопротивление ЧЭ термометра соответственно при температуре 1 и 0'С, Ом; А=-5,86.10 з'С г; В=-8 10 з'С з. Отношение сопротивлений )г юЖе ЧЭ термометра должно находиться в пределах 1,664 — 1,668.
Максимальное отклонение значения сопротивления ЧЭ термометра при температуре Г от данных, вычисленных по формуле (5-2-10), не должно превышать, Ом: Ь„=' ь (О 3+8 0 10 з1) (1(гю — Ве) 100 Ч При этом отклонение сопротивления ЧЭ термометра при 0'С ог его номинального значения (напрнмер, Яе .= 100 Ом) должна быть ~ 0,3 ()1зм — Ие) 100 т Ом. Нагрев термометра сопротивления измерительным током. При измерении температуры термометром сопротивления необходимо иметь в виду возможность его нагрева измерительным током, протекающим по чувствительному элементу. Этот дополнительный нагрев термометра зависит от его конструкции, а также от размера теплового сопротивлении, отделяющего ЧЭ термометра от окружающей среды.
При этом следует иметь в виду, что размер теплового сопротивления, а вместе с тем и степень дополнительного нагрева термометра зависит от значения коэффициента теплоотдачи на поверхности защитного чехла термометра. Определить расчетным путем оптимальное значение силы измерительного тока, а следовательно, и температуру дополнительного нагрева термометра в боль- шиистве случаев не представляется возможным. Поэтому размер дополнительного нагрева термометра сопротивления определяют обычно экспериментальным путем в условиях, близких к его применению.
Согласно ГОСТ 6651-59 установившаяся температура нагрева термометра измерительным током, протекающим по ЧЭ, при погружении термометра в тающий лед не должна превышать 0,2"С для термометров типа ТСП и 0,4'С для термометров типа ТСМ при рассеиваемой в термометре мощности, равной 10 мВт. Для термометров с номинальным сопротивлением при 0'С в 10, 46, 53 и 100 Ом такое значение рассеиваемой в термометре мощности соответствует измерительному току 31,6; 14,7; 13,7 и 10 мА соответственно. Обычно ток в измерительных схемах приборов, применяемых в комплекте с термометрами сопротивления, значительно меньше указанных значений, 5-3.
Устройство платиновых и медных термометров сопротивления Опыт эксплуатации термометров сопротивления показывает, что надежная их работа в наибольшей степени определяется механи- ческой прочностью конструкции„степенью герметичности и каче- ством изготовления ЧЭ, При изготовлении ЧЭ медных термометров сопротивления, об- ладающих достаточной надежностью и механической прочностью, не встречается затруднений.
При создании же ЧЭ платиновых термометров сопротивлении приходится встречаться с рядом трудностей. Материал, выбирае- мый для изготовления каркаса ЧЭ термометра, должен обладать высокими электрическими изоляционными свойствами, хорошей теплопроводностью и механической прочностью. Кроме того, ма- териал каркаса не должен оказывать вредного влияния на платину. Коэффициент линейного расширения материала каркаса должен быть близким коэффициенту линейного расширения платины. Для изготовления каркасов ЧЭ платиновых термометров сопро- тивления применяют слюду, плавленый кварц, специальную кера- мику и другие материалы. Слюда пригодна для изготовления каркасов ЧЭ платиновых термометров с верхним пределом их применения до 500 — 650 С.
При температуре выше 700"'С слюда разбухает, становится хрупкой, а при более высокой температуре из нее выделяется связанная кри- таллизационная вода. Кроме того, слюда при температуре около 600'С становится опасной для платины из-за восстановительного действия кремнезема. В силу указанных обстоятельств платиновые термометры с ЧЭ на слюдяном каркасе применяют в промышленных условиях до 400 — 500'С, а в лабораторной практике до 650"С. В настоящее время в СССР платиновые термометры с ЧЭ на каркасе из слюды не выпускаются, но еще применяются.
' Каркасы из кварца широко применяются, так как плавленый кварц химически устойчив, обладает достаточной механической прочнсстью, высокими электрическими изоляционными свойствами. Он хорошо обрабатывается пламенем горелки с кислородным дутьем. Кварцевые каркасы изготовляют различных форм, например цилиндрические, гелнкоидальные и других конструкций. Цилиндрические кварцевые каркасы применяют главным образом для изготовления ЧЭ технических платиновых термометров сопротивления. Кварцевые каркасы геликоидальной формы применяют для изготовления ЧЭ эталонных, образцовых и повышенной точности платиновых термометров сопротивления.
Каркасы из специальной керамики, изготовляемой на основе окиси алюминия, применены в новых конструкциях ЧЭ технических платиновых термометров сопротивления, разработанных НПО «Термоприбор». Каркасы из такой керамики обладают высокой механической прочностью, хорошей теплопроводностью и малой газопроницаемостью при температурах 750 — 1000'С. Кроме того, эта керамика обладает высокими электрическими изоляционными свойствами 118). Выводные проводники, соединяющие ЧЭ платинового термометра с его зажпмамн, в зависимости от назначения термометра и диапазона измеряемой температуры выполняют из меди (до 150'С), серебра 1до 400 С), золота (до 700'С), платины или специального сплава. При выборе того или иного материала для выводных проводников необходимо учитывать свойство платины реагировать при высоких температурах со многими веществами, находящимися вблизи и особенно в непосредственном контакте с ней.
Указанное обстоятельство необходвмо также учитывать при пайке выводных проводников к концам платиновой обмотки ЧЭ. Лля термометров сопротивления эталонных, образцовых и повьппенной точности выводные проводники применяют только из платиновой проволоки. При этом к каждому концу платиновой обмотки ЧЭ припаивают по два платиновых выводных проводника, из которых два называют токовыми, а два других потенциальными. Наличие четырех выводных проводников дает возможность использовать компенсационный метод измерения сопротивления термометра, описываемый ниже, который позволяет полностью исключить влияние выводных и соединительных проводников на результаты измерения. Технические термометры сопротивления выпускаются с двумя и четырьмя выводными проводниками, соединяющими ЧЭ термометра с его зажимами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
