Термометры сопротивления

Принцип терморезистивного преобразования основан на температурной зависимости активного сопротивления металлов и полупроводников. Эта зависимость обладает высокой воспроизводимостью и достаточной стабильностью при влиянии разнообразных дестабилизирующих факторов.

Температурная чувствительность термометрического материала характеризуется температурным коэффициентом сопротивления (ТКС).

В общем виде температурный коэффициент сопротивления определяется следующим образом:

,

где a – температурный коэффициент сопротивления; R_t и R₀ – сопротивления при температуре t и 0 °C соответственно; t – температура.

Для материалов, у которых температурный коэффициент не зависит от температуры, он определяется как

.

Температурный коэффициент выражается в °C^-1 или K^-1. Для большинства чистых металлов температурный коэффициент находится в пределах (3,5÷6,5) ×10^–3 K^-1. У сплавов этот коэффициент существенно меньше и в некоторых случаях приближается к нулю, например, ТКС манганина составляет 2×10^-5 °С^-1, константана – 1×10^–5 °С. Для полупроводниковых материалов температурный коэффициент на порядок больше, чем у металлов – 0,01÷0,15 K^-1.

Кроме того, материалы для термометров сопротивления характеризуются отношением

,

где – R₁₀₀ сопротивление материала при 100 °C.

Материалы с более высокой степенью чистоты обладают более высоким значением отношения R₁₀₀/R₀ и a, по этим значениям можно судить о степени чистоты применяемых металлов.

Типичные случаи поведения термометрической зависимости представлены на рис. 6.14 .

Рис. 6.14. Зависимость ТКС от температуры

На рис. 6.14 показано, что металлы 1 обладают малым положительным ТКС, полупроводниковые материалы (термисторы) 2 – отрицательным ТКС примерно на порядок больше, чем у металлов, а полупроводниковые сегнетоэлектрические керамики (позисторы) 3 – значительным положительным ТКС.

Материалы, применяемые для изготовления технических термометров сопротивления, должны отвечать тем же обязательным требованиям, которые предъявляются к материалам, идущим на изготовление термоэлектрических термометров. Это требования стабильности и воспроизводимости градуировочной характеристики.

В настоящее время для изготовления промышленных термометров сопротивления применяются медь, платина и никель.