практических случаев, когда используются стандартные термометры
сопротивления, ее приходится принимать во внимание.
Если, например, сопротивление медной линии равно 5 Ом и используется
термометр с Ro = 53 Ом, то изменение температуры линии на 10° С приведет к
изменению показаний прибора примерно на ГС. Для уменьшения погрешности от
изменения сопротивления соединительной линии часто применяют трехпроводную
линию. При этом термометр подключают к мостовой цепи так, чтобы два провода
линии вошли в разные плечи моста, а третий оказался подключенным
последовательно с источником питания или указателем. На рис. 10, а
показана схема моста, содержащего термометр сопротивления, присоединенный
трехпроводной линией.
Исключить влияние сопротивлений соединительной линии можно, используя
четырехпроводное включение терморезистора, как это показано на рис. 10 а,
б, и вольтметр с большим входным сопротивлением для измерения падения
напряжения U? = IR на терморезисторе. Ток через терморезистор должен быть
задан, поэтому "и такой схеме включения терморезистор питают от
стабилизатора тока. Возможно также построение мостовых цепей с
четырехпроводным подключением термометра.
1.4. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТЕРМОПАРЫ И ТЕРМОРЕЗИСТОРЫ
Основные параметры термопар промышленного типа:
Таблица 5
|Обозначени|Обазначени|Материалы |Пределы |Верхний |
|е |е |термоэлектродов |измерения при |предел |
|термопары |градуировк| |длительном |измерения при|
| |ит | |применении, °СС |кратковременн|
| | | | |ом |
| | | | |применении, |
| | | | |°С |
| | | |от |до | |
|ТПП |ПП-1 |Платинородий (10% |—20 |1300 |1600 |
| | |родия)— платина | | | |
|ТПР |ПР-30/6 |Платинородий (30% |300 |1600 |1800 |
| | |родия)— платинородий| | | |
| | |(6% родия) | | | |
|ТХА |ХА |Хромель — алюмель |—50 |1000 |1300 |
|ТХК |ХК |Хромель — копель |—50 |600 |800 |
Для измерения температур ниже — 50° С могут найти применение
специальные термопары, например медь — константан (до ~- 270° С), медь —
копель (до — 200° С) и т. д. Для измерения температур выше 1300—1800° С
изготавливаются термопары на основе тугоплавких металлов:
иридий—ренийиридий (до 2100° С), вольфрам—рений (до 2500° С), на основе
карбидов переходных металлов — титана, циркония, ниобия, талия, гафния
(теоретически до 3000—3500° С), на основе углеродистых и графитовых
волокон.
Градуировочные характеристики термопар основных типов приведены в
табл. 6. В этой таблице указана температура рабочего спая ? в градусах
Цельсия и приведены величины термо-э.д.с. соответствующих термопар в
милливольтах при температуре свободных концов 0° С.
Таблица 6
|Обозначе|Температура рабочего спая в, °С |
|ние | |
|градуиро| |
|вки | |
|ХА |12,2|16,40|20,65|24,91|33,32|41,26|48,87|— |— |— |
|ПП-1 |2,31|3,249|4,218|5,220|7,325|9,564|11,92|14,33|16,71|— |
| | | | | | | |3 |8 |7 | |
|ПР-30/6 |— |— |— |— |— |4,913|6,902|9,109|11,47|13,92|
| | | | | | | | | |1 |7 |
Допускаются отклонения реальных термо-э.д.с. от значений, приведенных
в табл. 6, на величины, указанные в табл. 7.
Таблица 7
|Обозначение |Диапазон температур, °С |Наибольшее допустимое |
|градуировки | |отклонение термо- э. д. с.,|
| | |мВ |
|ПП-1 |От —20 до +300 |0,01 |
| |От +300 до +1600 |0,01 +2,5?10-5(? – 300) |
|ПР-30/6 |От +300 до +1800 |0,01 +3,3?10-6(? - 300) |
|ХА |От —50 до +300 |0,16 |
| |От +300 до +1300 |0,16+2,0. 10-4(? -300) |
|ХК |От —50 до +300 |0,20 |
| |От +300 до +800 |0,20+6,0?10-4(?-300) |
Конструкция термопары промышленного типа показана на рис. 11. Это
термопара с термоэлектродами из неблагородных металлов, расположенными в
составной защитной трубе с подвижным фланцем для ее крепления. Рабочий спай
1 термопары изолирован от трубы фарфоровым наконечником 2. Термоэлектроды
изолированы бусами 4. Защитная труба состоит из рабочего 3 и нерабочего 6
участков. Передвижной фланец 5 крепится к трубе винтом. Головка термопары
имеет литой корпус 7 с крышкой 11, закрепленной винтами 10; В головке
укреплены фарфоровые колодки 8 (винтами 15) с «плавающими»
(незакрепленными) зажимами 12, которые позволяют термоэлектродам удлиняться
под воздействием температуры без возникновения механических напряжений,
ведущих к быстрому разрушению термоэлектродов. Термоэлектроды крепятся к
этим зажимам винтами 13, а соединительные провода — винтами 14. Эти провода
проходят через штуцер 9 с асбестовым уплотнением.
Основным вопросом при конструировании термопар промышленного типа
является выбор материала защитной трубы (арматуры) и изоляции. Защитная
арматура термопары должна оградить ее от воздействия горячих, химически
агрессивных газов, быстро разрушающих термопару. Поэтому арматура должна
быть газонепроницаемой, хорошо проводящей тепло, механически стойкой и
жароупорной. Кроме того, при нагревании она не должна выделять газов или
паров, вредных для термоэлектродов.
При температурах, не превышающих 600° С, обычно применяют стальные
трубы без шва, при . Рис. 11 более
высоких температурах . (до
1100° С)— защитные трубы из легированных сталей. Для уменьшения стоимости
защитных труб их часто выполняют составными (сварными) из двух частей:
рабочего участка трубы из нержавеющей стали и нерабочего из обычной стали.
Для термопар из благородных металлов часто применяют неметаллические
трубы (кварцевые, фарфоровые и т. д.), однако такие трубы механически
непрочны и дороги. Фарфоровые трубы надлежащего состава можно использовать
при температурах до 1300— 1400°С.
Применяя защитные трубы из карбида кремния и графита, необходимо
учитывать, что при нагревании они выделяют восстанавливающие газы; поэтому
помещаемые в них термопары (особенно термопары на платиновой основе) должны
быть защищены дополнительно газонепроницаемым чехлом.
В качестве изоляции термоэлектродов друг от друга применяют асбест до
300° С, кварцевые трубки или бусы до 1000° С, фарфоровые трубки или бусы до
1300—1400° С. Для лабораторных термопар, используемых при измерении низких
температур, применяют также теплостойкую резину до 150° С, шелк до 100—120°
С, эмаль до 150—200 °С.
Промышленные проволочные терморезисторы (термометры сопротивления)
выпускаются в России двух типов — платиновые (ТСП) и медные (ТСМ).
Характеристики их точности приведены в табл. 8.
Таблица 8
|Тип |Диапазон температур. °С |Класс |Формула для подсчета |
| | |ТОЧПОС1|погрешности (в Кельвинах) |
| | |И | |
|ТСП |От —200 до 0 От 0 до +650 |I |+ (0,15+3,0?103 |?|) |
| | | |± (0,15+4,5?103 ?) |
| |От —200 до 0 От 0 до +650 |II |± (0,30 + 4,5?10-3 |?|) |
| | | |± (0,30+6?10-3 ?) |
|ТСМ |От —50 до +180 |II |± (0,30+3,5?10-3|?|) |
| | |III |± (0,30 + 6,0?10-3 |?|) |
Конструктивно промышленные термометры сопротивления выполняются в виде
чувствительных элементов, помещаемых в защитные корпуса. Чувствительный
элемент для термометров ТСП представляет собой бифилярную платиновую
спираль, укрепленную на слюдяном каркасе или в капиллярных керамических
трубках, заполненных дополнительно керамическим порошком. Выводы для такого
элемента обычно выполняются из серебряной проволоки или ленты. Для
термометров ТСМ чувствительный элемент изготавливается в виде бифилярной
или однопроводной катушки, намотанной бескаркасно или на пластмассовом
каркасе.
Чувствительные элементы термометров, как правило, помещаются в
тонкостенные металлические гильзы и герметизируются. Защитные корпуса
термометров сопротивления обычно выполняются такими же, как и для термопар
(см. рис. 14-17), — в виде защитной трубы с резьбовым штуцером и головкой,
к зажимам которой терморезистор может быть присоединен двумя, тремя или че
тырьмя выводами для того, чтобы можно было осуществить его включение в цепь
двух-, трех- или четырехпроводной линией. Платиновые термометры могут в
одном корпусе содержать два терморезистора, выходные величины которых
используются в различных целях. Для специальных применений выпускаются
также малогабаритные термометры сопротивления.
По величине сопротивления при О°С (R0) промышленные платиновые
термометры изготавливаются трех типов: с R0 = 10 Ом (обозначение
градуировки — гр. 20), с R0 = 46 Ом (гр. 21) и с R0 = 100 Ом (гр. 22).
Первые предназначены для измерения температур от 0 до + 650 °С, термометры
же градуировок гр. 21 и гр. 22 применяются для измерения температур от —
200 до + 500 °С. Медные термометры выпускаются с R0 = 53 Ом (гр. 23) и с
R0 = 100 Ом (гр. 24) и применяются для измерения температур от — 50 до +
180 °С. Градуировочные характеристики термометров приведены в табл. 9. В
этой таблице указаны значения температуры ? в градусах Цельсия и
сопротивления термометров различных градуировок в омах. Для термометров
градуировки гр. 20 сопротивления при всех температурах в 10 раз меньше, чем
