Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы (1240837), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Сопротивление выводных проводников термометров с двумя выводными проводниками при температуре 0'С не должно превышать у платиновых термометров 0,1%, а у медных термометров 0,2% номинальных значений сопротивлений при 0' С. Чувствительные элементы термометров сопротивления обычно изготовляются с безындукционной намоткой, например бифилярной или сходной с ней по эффекту снижения шщуктивности. В этом новых спиралей 1. К двум верхним концам этих спиралей припаяны короткие платиновые выводы г или выводы из сплава иридия с родием (60,» родия), к которым привариваются необходимой длины выводные проводники и на ннх надеваются бусы нз керамики.
Платиновые спирали гюмещены в каналы керамического каркаса 4. Крепление платиновых спиралей и выводов в каркасе осуществляется глазурью (или термоцементом) 3, изгстовпяемой на основе окисей алюминия и кремния. Коэффициент линейного расширения глазури близок к коэффициентам линейного расширения материала выводов и каркаса. Электрическое сопротивление глазури при 500 — 700"С составляет около 0,5— 1 МОм. Подгонка номинального г Г г З шепнем длины нижних концов сопротивления ЧЭ )т' при 0'С осуе$е ществляегся постепенным умень- двух платиновых спиралей с по. следующей пайкой в точке б (рис. 5-3-2, а). 1 Пространство между платиновыми спиралями и стенками каналов каркаса заполнено порошком окиси алюминия, который исключает возможность закорачнвания витков спиралей и улучшает тепловой контакт между ними и а) з) кар к асом.
В четырехканальном каркасе Рис. о-зль чувствительные влемен- могут быть смонтированы два неты платиновых термометров сонро- зависимых ЧЭ »явления на керамическом каркасе с (а) и че рыщя кана Рассмотренная констру! ция ЧЭ ми (б™). платиновых термометров сопротивления на керамическом каркасе имеет ряд преимуществ по сравнению с другими типами. В этой конструкции достигнута достаточно хоронская герметичность при незначительном в платинемеханическом напряжении.
Чувствительный элемент имеет небольшие габа иты и обладает высокой механической прочностью. я повышения верхнего предела измерения температуры до 1000'С и выше в НПО «Термоприбор» разработаны возможные варианты конструкций технических малоомных термометров сопротивления с ЧЭ из платиновой проволоки диаметром от 0,2 до 0,5 мм [19). Для измерения низких температур 'в криогенной технике выпускатотся разработанные НПО «Термоприбор» платиновые термометры сопротивления повышенной точности, например типа ТСП-4054 с ЧЭ на четырехканальном керамическом каркасе. В процессе изготовления ЧЭ из каналов керамического каркаса откачивается воздух, а затем они наполняются гелием. Изготовленный ЧЭ вставляют в защитную металлическую гильзу, герметизация которой со стороны выводов осуществлена с помощью втулки из вакуумно-плотной керамики. Из этой гильзы также откачивается воздух, и она заполняется гелием под неболыпим давлением. При таком выполнении термометра обеспечивается хорошая теплоотдача от среды, температура которой измеряется, к ЧЭ.
Термометр ТСП-4054 обладает малой инерционностью (показатель тепловой инерции е = 2 с). При измерении температуры от 20'С до точки кипения азота или воздуха погрешнссть термометра не превышаег ч-0,01'С П91. Чувствительный элемент платиновых термометров сопротивления типа ТСП-236 и ТСП-246, предназначенных для измерения температуры подшипников в интервале от 0 до 100'С (гр21), выполняют в виде спирали из платиновой проволоки диаметром 0,05 мм (ТСП-236) и 0,07 мм (ТСП-246). Платиновая спираль, изолированная с двух сторон фторопластовыми прокладками и приклееная к каркасу, помещена на дно медной гильзы.
Медная гильза с ЧЭ вставлена в защитную арматуру Е из стали 20, на конце которой укреплена малогабаритная головка. Дно медной гильзы ЧЭ припаяно к краям нижней части стальной арматуры. Медные выводы изолированы между собой и от :тенки защитной арматуры фарфоровыми изоляторами. Свободные концы выводов подведены к за- !тис. з-з-з. чуежнмам контактной колодки, находящейся в кор- стаительимй пусе головки. На об.ьекте термометр сопротивле- ~""сит меииото термометра са- ния крепится с помощью накидной гайки и рези- оротиелеиии иа новых прокладок, обеспечивающих плотное при- каркасе иа жатие дна меднои гильзы к поверхности подшил- ииастмассье ника. Показатель тепловой инерции е термометров сопротивления в спокойном воздухе не превышает 7 с для ТСП-236 и 14 с — для ТСП-246.
Термометры имеют класс точности 2. Л1оптажвые длины термометров: у ТСП-236 от 20 до 200 мм; у ТСП-246 от 150 до 375 мм. С устройством других вариантов ЧЭ платиновых лабораторных и технических термометров сопротивления можно ознакомиться в П91. Чувствительный элемент 1 медного термометра сопротивления типа ТСМ, предназначенного для измерения температуры в пределах от — 50 до 180"С, показан на рис. 5-3-3. Он выполнен из изолированной медной проволоки диаметром О,1 мм многослойной безынлукционной намоткой 2 на цилиндрическом каркасе из пластмассы или металла, герметизированной слоем лака 3. К концам обмотки припаяны выводы из медной проволоки 4. Собранный ЧЭ вставляют в металлический чехол 5.
Длина ЧЭ термометра равна 40 мм, а диаметр 5 — 6 мм. На рис. 5-3-4 показан бескаркасный ЧЭ медного термометра .опротивления типа ТСМ. Чувствительный элемент 1 выполнен из изолированной медной проволоки диаметром 0,08 мм безындукпионной бескаркасной намоткой, покрытой фгоропласговой пленкой 2.
К концам обмотки припаяны выводы 3 из медной проволоки. " целью обеспечения вибростойкости ЧЭ вставляют в тонкостенный металлический защитный чехол, который засыпается керамическим порошком и гермегизируется. Выпускаемые серийно Луцким приборостроительным заводом медные термометры сопротивления типа ТСМ-5071 предназначены пля измерения температуры в области от — 50 до +150'С. Для защиты от механических повреждений и воздействия среды, гемпература которой измеряется, ЧЭ технических термометров :опротнвления помещают в специальную защитную металлическую арматуру, к которой предъяв- Х ляются такие же требования, как и к арматуре термоэлектрических термометров (5 4-8). По степени инерционности изготовляемые термометры соРвс.
5-3-4. Чувствительный элемент противления подразделяются на ивяного термометра сиирстивнения бес- термометры с большой (е = 240 с), средней (е = 80 с) и малой (е =- 9 с) инерционностью. Для уменьшения инерционности термометра сопротивления необходимо, чтобы материал защитного чехла обладал хорошей геплопроводнсстью, а рабочая часть термометра имела как можно меньшие массу и воздушную прослойку между чувствительным элементом и внутренними стенками защитной гильзы.
Кроме гого, чувствительный элемент термометра должен иметь хороший тепловой контакт с внутренней рабочей поверхностью защитной гильзы. Для серийно выпускаемых платиновых (ТСП-5071) и медных (ТСМ-5071) термометров сопротивления классов точности 2 и 3, применяемых в энергетике и других отраслях промышленности, используется унифицированная защитная арматура (см. рис. 4-8-3). Защитная арматура термометров рассчитана на условные давления 2,5 кгс/смэ (0,25 МПа) с гильзой 1 и передвижным штуцером 2; 64 кгс/смэ (6,4 МПа) с гильзой 3 или 4; 250 кгс/см' (25МПа) с гильзой 5; 500 кгс/см' (50 МПа) с гильзой б (см. рис.
4-8-3). Такие термометры сопротивления предназначены для измерения температуры газообразных или жидких химически неагрессивных, а также агрессивных сред, не разрушающих защитную арматуру. Платиновые термометры сопротивления ТСП-5071 в зависимости от материала защитной арматуры выпускаются на пределы измерения от — 200 до 600 С (гр21 или гр22); от — 200 до 750'С (гр22); от — 260 до 750'С (гр22). Термометры на пределы измерения от — 200 до 600 и — 200 до 750еС могут быть снабжены двумя ЧЭ.
В энергетике термометры сопротивления ТСП-5071 могут быть использованы для измерения температуры воздуха перед и за воздухоподогревателем, газов перед воздухоподогревателем и за последней поверхностью нагрева парогенераторов (защитная арматура с гильзой ? и передвижным штуцером 2); питательной воды парогенераторов и пара (защитная арматура с гильзой б или 6); мазута и других сред (защитная арматура с гильзой 3 или 4). Термометры сопротивления ТСМ-5071 могут быть использованы для измерения температуры газообразных и жидких сред до 150'С, 5-4. Полупроводниковые термометры сопротивления С развитием промышленности, изготовляющей полупроводниковые материалы, были значительно расширены исследования полупроводников с целью установления области их применения в термометрин. Проведенные исследования германия, как материала для чувствительных элементов термометров сопротивления, позволили ВНИИФТРИ создать температурную шкалу в области от 4,2 до 13,81 К для обеспечения единства измерений температуры в этом интервале ИЗ).
В результате проведенных исследований ВНИИФТРИ для изготовления чувствительных элементов термометров сопротивления, предназначенных для измерения температур в криогенной технике, германий получил широкое применение. В качестве материалов для изготовления чувствительных элементов термометров сопротивления применяют также смеси различных полупроводниковых веществ, например„смеси окислов меди и марганца, смеси окислов кобальта и марганца, смеси двуокиси титана с окислами магния и др. При изменении соотношения компонентов, составляющих материал, меняется значение его злектропроводности и температурного коэффициента электрического сопротивления. Полупроводники, применяемые для изготовления чувствительных элементов термометров, а следовательно, и полупроводниковые термометры обладают большим значением отрицательного температурного коэффициента электрического сопротивления, который при 20'С составляет 2 — 8% ° 'С'.
Германиевые термометры сопротивления. Германиевые термометры сопротивления (ТСГ) в зависимости от их назначения разделяются на три основные группы: эталонные, образцовые и рабочие. Термометры рабочие в свою очередь подразделяются на термометры повышенной точности (лабораторные) и технические. Эталонный германневый термометр сопротивления воспроизводит и хранит единицу температуры и температурную шкалу ТШГТС в диапазоне от 4,2 до 13,81 К (ГОСТ 8.15?-75). Зависимость электрического сопротивления ?с гермапиевого термометра от температуры Т в интервале от 4,2 до 13,81 К выражается соотношением ~=В 1я )с = ~~ А ~ (1я Т)", (5-4-1) г=а где А; — константы„определяемые градуировкой германисвого термометра сопротивления по газовому термометру.
По данным ВНИИФТРИ стабильность эталонных германиевых термометров сопротивления лежит в пределах -+.0,001 К !13!. На рнс. 5-4-1 показано устройство эталонного германиевого термометра сопротивления, разработанного ВНИИФТРИ. Чувствительный элемент 1 термометра выполнен из монокристаллического германия, легированного сурьмой. К раздвоенным концам ЧЭ припаяны четыре золотых проводника, к которым приварены выводы 2 из платиновой проволоки. Чувствительный элемент помещен в защитную гильзу 3, снабженную стеклянной головкой 4 с впаянными в нее платиновыми выводами. Внутренняя степка защитной гильзы покрыта электроизоляционной пленкой б.
Гильза термометра герметична и заполнена газообразным гелием под небольшим давлением. Термометры сопротивления ТСГ В~ образцовые с ЧЭ из легированного германия могут применяться для измерения низких температур от 1,5 до 30 К. Воспроизводимость рис. З-4-1. схема устройства гер- образцовых термометров ТСГ-2, мааиезогс термагетра соаротаале- изготовленных во ВНИИФТРИ, в интервале от 1,5 до 30 К составляет -+.0,001 К. Во ВНИИФТРИ изготовляют также образцовые германиевые термометры ТСГ-1 для области температур от 15 до 20 К. Пределы допускаемой погрешности этих термометров не превышают ~ 0,01 К !13!.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
