Термометр опору: підключення та принцип дії

Термометр опору, принцип дії якого полягає у вимірі інструментом опору нагрівального елементу приладу, є пристроєм, який заміряє температуру. Нагрівальний компонент термометра створений у вигляді особливого резистора з чутливої плівки або металевого стержня, що реагують на найменшу зміну температури. Металевий елемент змонтований на міцний корпус, створений з порцеляни або кварцу і поміщений у захисний колбу, яка може бути з металу або скла.

Термометр опору ТСП

Стандартні термометри для заміряють елемента використовують платину, так як вона менше окислюється і точно видає показання температури. Але найчастіше застосовуються більш дешеві ТЗ - з міді і нікелю. У цих пристроїв багато переваг, вони можуть заміряти великий діапазон різних температур, чітко вловлюючи коливання в ту або іншу сторону. Термометр опору володіє стійкістю до вібрацій, що дозволяє їх установку в сейсмічних зонах. Ці термометри виготовляються різноманітних розмірів - від малих до великих. Тому їх використовують в різних ситуаціях на будь-яких об'єктах. Незважаючи на всі позитивні моменти застосування пристрою, його високу надійність і практичність, є і свої мінуси. Треба врахувати, купуючи термометр опору - підключення і установка повинні проводиться в 3-х або 4-провідної електричній системі. Якщо використовувати менше проводів, то показання температури будуть мати похибку. Ще одним недоліком приладу вважається трудомісткий процес підбору особливого типу глазурі для герметичного захисту датчика. При неправильному виборі мастила, коли відбудеться різкий стрибок температури, корпус термометра може лопнути.

Термометр опору: принцип дії різних датчиків

Основна вимога до термометру – чіткість і точність показання температури при різних умовах роботи, які можуть бути несприятливими: вібрації, різкі перепади температури, агресивне навколишнє середовище і так далі. Для прикладу візьмемо три типу ТЗ, поширених у використанні, і порівняємо їх характеристики і можливості.

Пристрій з платини

Рекомендований робочий діапазон: від -200 до +600 градусів. Деякі моделі можуть використовуватися в діапазоні -260+1000 0 С. Такі ТЗ характеризуються високоточними і стабільними показаннями температури, широким діапазоном виміру і високим питомим опором. Термометр опору платиновий масово застосовують у промисловому секторі всіх країн, завдяки його високим показникам надійності. У деяких державах Західної Європи чутливий елемент термометра виготовляють зі спеціальної плівковою підкладки, покритої зверху платиновим напилюванням.

Термометр з нікелю

Фахівці радять використовувати цей термометр опору в діапазоні -60+180 градусів. Пристрій характеризується високим температурним коефіцієнтом з максимально допустимим термічним показником в 350 0 Якщо С. цю температурну точку перевищити, то може відбутися порушення всієї структури термометра і він прийде в непридатність. Цей прилад застосовують рідше, ніж платиновий, з-за їх невисоких показників. У недавньому минулому його часто використовували на кораблях в системах контролю.

Мідний Термометр

Оптимальні робочі параметри -50+150 градусів. Володіє найбільш лінійною характеристикою, але контролює невеликий діапазон температур. Також у цього ТЗ низький опір, з-за чого необхідно застосовувати мідний дріт великої довжини. Термометр опору мідний в основному застосовують на електростанціях, електрогенераторах і в деяких секторах промисловості.

Особливості конструкції пристроїв

Найпоширеніший конструкторський варіант має термометр у вигляді «вільної від напруги спіралі», який проводиться багатьма вітчизняними компаніями. Різниця в моделях цього типу полягає в різних розмірах використовуваних деталей і застосування різноманітних матеріалів, що використовуються при герметизації чутливого компонента. Для різних температур необхідно використовувати свій тип глазурі. Цей тип ТЗ поширений не тільки в нашій країні, а й закордоном. Схема термометра опору цього поширеного виду показана нижче. Другий вид ТЗ менш популярний через свою дорожнечу. Він називається на мові фахівців «порожнистої конструкцією». Такий термометр можна знайти на важливих державних підприємствах чи об'єктах атомної та оборонної промисловості. Порожнистий тип чутливого елемента володіє високою надійністю і стабільністю у роботі. Третій вид ТЗ – плівкові контрольні елементи. На керамічну основу наносять тонкий шар платини. Такий тип пристрою широко поширений за кордоном. Цей термометр опору дешевше попередніх приладів і практичний, так як має менші розміри та вагу. Однак є і свій мінус – низькі стабільність і стійкість до змін навколишнього середовища і різких перепадів температури. Четвертий варіант – платиновий стрижень, покритий масою зі скла. Такий ТЗ виходить дорогим, але зате забезпечується повна герметизація чуттєвого компонента і підвищується стійкість до вологи. Але у цього термометра низький діапазон виміру температур.

Створення термометрів

Кращий спосіб збирання термометрів опору – використовувати звичайну зварювання. Такий метод дозволяє мінімізувати забруднення елементів пристрою різними металами. Адже внутрішні компоненти приладу складаються з міді, нікелю та їх сполук. Термометр опору, працюючи з різними температурними режимами, може мати зовнішній корпус з інших металів. Так, при зниженій або кімнатній температурі добре підходить корпус з латуні або звичайної сталі. Велика стійкість до корозії помічена у нікелю.

Довжина термометра

Чим довше пристрій, тим на більшу глибину його можна опускати. Також розмір термометра і глибина занурення враховуються при розрахунку вимірювання температури.

Процес вимірювання температури

Слід мати на увазі, що термометр вимірює температуру не рідкої середовища, в яку поміщений, а градуси, що йдуть від його чутливого компонента. Точність показання температури пристрою і показники температурного середовища залежить від опору контрольного датчика.

Переваги термометрів

Підводячи підсумок всього вищеописаного можна зробити висновок, що пристрої володіють наступними перевагами: - висока точність встановлення температури внутрішнього середовища (похибка менше 1 0 З); - лінійні характеристики приладів; - можливість застосування 3-х або 4-провідної системи вимірів.

Мінуси пристроїв

Якщо порівнювати термометри опору з відомими термоелементами, званими «термопарами», то пристрої з платини коштують набагато дорожче, мають невеликий діапазон температурних вимірювань, а також їм необхідний допоміжний джерело живлення для встановлення температури.

Висновок

На думку провідних вітчизняних та іноземних фахівців точність і надійність термометрів опору з кожним роком зростає. Якщо необхідний температурний датчик високої надійності і довгого працездатності для діапазоном температур від 200 0 С до 600 0 З, то краще, ніж платиновий термометр, знайти що-небудь важко. Ці пристрої можуть служити багато років без заміни чутливого елемента. І нехай такий термометр коштує недешево, зате якість його роботи, точність і надійність знаходяться на високому рівні, що позитивно оцінили не тільки наші промисловці, але і фахівці провідних зарубіжних компаній. Більшість випадків виходу з ладу сучасних датчиків опору пов'язано не зі складанням пристрою, а з їх неправильним кріпленням на вимірювальному об'єкті і помилковим підключенням до електричної мережі. Також слід при експлуатації приладу дотримуватися рекомендованих робочих температур, інакше з кожним «перебором» точність показань почне йти все з більшою похибкою.