9.2. Тепловые преобразователи с электрическими воспринимающими органами.

Термопреобразователи сопротивления (терморезисторы) относятся к параметрическим и основаны на использовании изменения электрического сопротивления проводников и полупроводников в зависимости от температуры. Материалы, из которых они изготавливаются, должны иметь большие значения температурного коэффициента сопротивления, отличающегося стабильностью, устойчивостью физических и химических свойств при высоких температурах. Основными материалами являются чистые металлы, из которых наиболее распространены платина и медь.

Терморезисторы бывают проволочные и полупроводниковые. Конструктивно проволочный преобразователь состоит из внешнего кожуха с клеммной головкой и размещенного внутри него чувствительного элемента, представляющего собой каркас из слюды, пластмассы, керамики или стекла, несущий на себе бифелярную обмотку из проволоки диаметром 0,04 – 0,08 мм. Отечественной промышленностью серийно выпускаются платиновые (ТСП) и медные (ТСМ) преобразователи сопротивления. Предназначенные для измерения температуры жидкостей, газов и твердых тел.

Основные характеристики наименее инерционных преобразователей приведены в таблице 4.

Таблица 4.

Основные данные термопреобразователей сопротивления.

Тип	Пределы измерения, оС	Инерционность , с, не более	Среда, для которой предназначен
ТСП – 037К	-220…+120	9	Жидкость,газ
ТСП –25	-200…+100	20	То же
ТСП –713	-50…+500	20	-“-

Продолжение таблицы 4.

Основные данные термопреобразователей сопротивления.

Тип	Пределы измерения, оС		Инерционность , с, не более		Среда, для которой предназначен
ТСП –0879	-50…+400		20		-“-
ТСП –508I-0I	-50…+200		9		-“-
ТСП –5075	-50…+400		17		Вода
ТСП –5076	-50…+400		17		То же
ТСП –028I	-50…+120		10		Твердое тело
ТСП-0879-0I	0…+300		40		То же
ТСП-276	0…+120		20		Подшипник
ТСП-0979	0…+120		9		То же
ТСМ-0879-0I	-50…+200	20		Жидкость,газ
ТСМ-0281	-50…+120	10		Твердое тело
ТСМ-0979	-40…+120	9		Подшипник

Погрешности, возникающие при измерении температуры тензорезистором, вызываются нестабильностью во времени его сопротивления и температурного коэффициента сопротивления, изменением сопротивления линий, соединяющей его с измерительным прибором, перегревом тензорезистора измерительным током.

Несмотря на погрешности, тензотезисторы относятся к одним из наиболее точных преобразователей температуры. Платиновые тензорезисторы позволяют измерять температуру с погрешностью порядка 0,001 оС.

Полупроводниковые термосопротивления, или термисторы, изготавливаются из полупроводниковых материалов, представляющих собой смеси окислов некоторых материалов, спрессованные и спеченные при высокой температуре.

Полупроводниковые материалы обладают большими отрицательными температурными коэффициентами сопротивления (до 3 - 6% на 1^оС). Вольтамперные характеристики термисторов не линейны из-за нагрева его проходящим током.

На форму характеристики влияют окружающая температура, условия теплоотдачи.

Благодаря большим отрицательным температурным коэффициентам сопротивления, термисторы находят применение для компенсации температурных погрешностей в электроприборах. По стабильности характеристик термисторы уступают тензорезисторам, по этому последним отдается предпочтение в измерительной технике. Недостатком термисторов является также отсутствие взаимозаменяемости из-за большого разброса их сопротивлений по сравнению с номинальными значениями. Термоэлектрические преобразователи (термопары) являются генераторными и основаны на возникновении термоэлектродвижущей силы в месте спая двух разнородных металлов, зависящей от разницы температур спая и концов проводов.

В таблице 5 даны значения термо-ЭДС различных металлов в паре с платиной при температуре спая 100 ^оС и поводов 0 оС. Термо-ЭДС термопары равна алгебраической разности соответствующих термо-ЭДС отдельных металлов при 100 ^оС.

Таблица 5.

Значение термо-ЭДС различных металлов.

Материал	ТермоЭДС,мВ	Материал	ТермоЭДС,мВ
Хромель	+2,95	Серебро	+0,72
Нихром	+2,4	Платина	+0,64
Железо	+1,8	Алюминий	+0,4
Молибден	+1,2	Платина	0,00
Вольфрам	+0,8	Алюмель	-1,2
Медь	+0,76	Никель	-1,94
Манганин	+0,75	Константан	-3,4
Золото	+0,75	Копель	-4,0

Как видно из таблицы 2, наибольшее значение термо-ЭДС дает термопара «хромель – копель» при разности температур 100 оС. Следует иметь ввиду, что развиваемые электродами термо-ЭДС в значительной степени зависят от малейших примесей, механической и термической обработок.

Свободные концы термопары должны находиться при постоянной температуре. Соединительные провода, идущие от зажимов в головке термопары до места нахождения нерабочих спаев, выполняемые из дешевых материалов, называют удлинительными электродами. Последние должны быть термоэлектрически идентичны с основной термопарой, то есть иметь ту же термо-ЭДС в диапазоне возможных температур места соединения термоэлектродов в головке термопары, а места присоединения удлинительных термоэлектродов к основным - должны иметь одинаковую температуру. При измерениях температуры термопарами погрешности возникают из-за изменения температуры нерабочих спаев, соединительных проводов, самой термопары (от места спая до места соединения) и указателя. В таблице 6 приведены основные данные термопар, выпускаемых отечественной промышленностью.

Таблица 6.

Тип	Пределы,измерения, оС.	Инерционность,с,не более	Среда,для которой предназначен
Платинородий-платиновые
ТП-I	+50…+400	5	Стальные поверхности
ТПП-0679-0I	0…+1300	5	Воздух,инертные газы
Хромель-алюмелевые
ТХА-706-02	-50…+1000	60	Газы

Продолжение таблицы 6.

Тип	Пределы,измерения, оС.	Инерционность,с,не более	Среда,для которой предназначен
ТХА-0179	-50…+600	40	Жидкости,газы
	-50…+400	30	Твердые тела
ТХА-0379-02	-50…+800	40	Системы электрообогрева
Хромель-копелевые
ТХКП-ХУШ	0…+400	40	Твердые тела
ТХК-0675	0…+350	4	Вода
ТХК-0379-01	-50…+400	5	Твердые тела
ТХК-0379-02	-50…+600	40	Системы электрообогрева
ТХК-0179	-50…+600	40,20,10	Газы,жидкоти
	-50…+400	30	Твердые тела
ТХК-1172П	0…+500	60	Газы