Классификация измерений. Методы измерения

Термометры сопротивления, способы их подключения. Логометры.
Термометры сопротивления. Измерение (с высокой точностью) температуры основано на свойстве проводников (металлы и сплавы) и полупроводников (например, оксиды некоторых металлов, легированные монокристаллы Si или Ge) изменять электрическое сопротивление при изменении температуры. С ее повышением для проводников сопротивление увеличивается, для полупроводников - уменьшается. Количественно такая зависимость выражается температурным коэффициентом электрического сопротивления (ТКЭС, °С^-1)•
Эти термометры состоят из чувствительного элемента (термоэлемента) и защитной арматуры. Наиболее распространены термометры с термоэлементами из чистых металлов, особенно Pt (ТКЭС = 3,9•10^-3) и Сu (4,26•10^-3). Конструктивно чувствительный элемент представляет собой металлическую проволоку, намотанную на жесткий каркас из электроизолирующего материала (напр., слюда, кварц) или свернутую в спираль, которая герметично помещена в заполненные керамическим порошком каналы каркаса (рис. 3). Платиновые термометры применяют для измерения температур в пределах от –260 до 1100°С, медные - от –200 до 200 °С. Платиновый либо медный чувствительный элемент, вставленный в гильзу (из бронзы, латуни или нержавеющей стали), на конце которой имеются выводы (клеммы) для присоединения к головке термометры, наз. термометрической вставкой. Последняя может входить в состав прибора либо использоваться отдельно как датчик температуры.
Полупроводниковые термометры, или терморезисторы (рис. 4), выпускают в виде стержней, трубок, дисков, шайб или бусинок (размеры от нескольких мкм до нескольких см). Они обладают высоким ТКЭС [(3-4)•10^-2 °С^-1] и соотв. большим начальным электрическим сопротивлением, что позволяет снизить погрешность измерений. Основные недостатки, ограничивающие широкое внедрение данных приборов в термометрию - плохая воспроизводимость их характеристик (исключается взаимозаменяемость) и сравнительно невысокая максимальная рабочая температура (от –60 до 180°С). Терморезисторы используют для регистрации изменений температуры в системах теплового контроля, пожарной сигнализации и др.

Рис. 3. Платиновый термометр сопротивления: а-общий вид; б-чувствитермометры элемент; 1-металлич. чехол; 2 - термоэлемент; 3-установочный штуцер; 4-головка для присоединения к вторичному прибору; 5-слюдяной каркас; 6-обмотка из платиновой проволоки; 7-выводы.

Рис. 4. Терморезисторы: а-стержневой (1-эмалир. цилиндр; 2-контактные колпачки; 3-выводы; 4-стеклянный изолятор; 5-металлич. фольга; 6-металлич. чехол); б-бусинковый (1-чувствитермометры элемент; 2-электроды; 3-выводы; 4-стеклянная оболочка).

Технические термометры сопротивления работают в комплекте с измеряющими электрическое сопротивление вторичными приборами (например, автоматически уравновешенные мосты, логометры), шкалы которых градуированы непосредственно в °С.

Термоэлектрические термометры состоят из термоэлектрические преобразователя и вторичного прибора. Термоэлектрический преобразователь (ТЭП, термопара - устаревшее) - цепь из двух (рис. 5, а) или нескольких соединенных между собой разнородных электропроводящих элементов (обычно металлических проводников, реже полупроводников). Действие ТЭП основано на эффекте Зеебека: если контакты (как правило, спаи) проводников, или термоэлектродов, находятся при разных температурах, в цепи возникает термоэлектродвижущая сила (термоэдс), значение которой однозначно определяется температурами «горячего», или рабочего (t), и «холодного», или свободного (t₀), контактов и природой материалов, из которых изготовлены термоэлектроды.