Термопреобразователи для измерения температуры

Термопреобразователи электрические. Технические характеристики. Часть 2.

1. Термопреобразователи сопротивления медные ТСМ/1-364-01

Предназначены для измерения температуры жидкостей и газов (вода, масло, воздух) дизеля тепловоза, диапазон измеряемых температур от 0 до 150 °C.

Рис. 1. Термопреобразователи сопротивления медные ТСМ/1-364-01

Рис. 2. Схема соединений

2. Термопреобразователь сопротивления платиновый ТСП/1-1088

Предназначены для измерения температуры жидких и газообразных сред в различных отраслях промышленности.

Технические характеристики: ТУ 4211-032-12150638-94. Диапазон измеряемых температур, –200. +500 °C.

3. Термопреобразователь сопротивления медный ТСМ/1-1088

Предназначен для измерения температуры жидких и газообразных сред в различных отраслях промышленности.

Технические характеристики: ТУ 4211-017-12150638-94. Диапазон измеряемых температур –50. +150 °C.

По заказу термопреобразователь может комплектоваться: 1 — передвижным штуцером 908.1593.002; 2 — гильзой защитной 908.1592.015 и 908.1857.035 на

25 МПа; 3 — гильзой 908.1591.016 на 50 МПа.

Рис. 3. Термопреобразователь сопротивления ТСП/1-1088 и ТСМ/1-1088

Рис. 4. Схемы соединений

4. Термопреобразователи сопротивления ТСП/1-0987, ТСМ/1-0987

Предназначены для измерения температуры воздуха в помещениях различного назначения. Диапазон измеряемых температур, –50. +100 °C.

Рис. 5. Термопреобразователи сопротивления ТСП/1-0987, ТСМ/1-0987

5. Термопреобразователи сопротивления платиновые ТСП-1287

Предназначены для измерения температуры жидких и газообразных сред в химической и газовой промышленности, в криогенной технике.

Диапазон измеряемых температур: –220. +500 °C, класс допуска А и В, НСХ — 50П, 100П.

Рис. 6. Термопреобразователи сопротивления ТСП-1287

Рис. 7. Схемы соединения

20. Преобразователи термоэлектрические хромель-алюмелевые взрывозащищенные ТХА/1-1087

Технические характеристики: ТУ 4211-018-12150638-94.

Вид взрывозащиты по ГОСТ 22782.6—81

Диапазон измеряемых температур, °C

6. Преобразователи термоэлектрические хромель-копелевые взрывозащищенные ТХК/1-1087

Предназначены для измерения температуры азотоводородной смеси и газов после сгорания природного (Н2, N2, CO, O2, H2S, CH4) газообразного и жидкого аммиака, конвертированного газа, моноэтанолоаминового раствора с примесями сероводорода (Н2S) и сернистого ангидрида (SO2) в допустимых пределах; для измерения температуры турбинных масел в системе смазки подшипников в производстве аммиака; для измерения температуры в емкостях и трубопроводах, содержащих среды, в которых устойчив материал защитной арматуры, при скорости жидкости до 3 м/с.

Технические характеристики: ТУ 4211-018-12150638-94.

Вид взрывозащиты по ГОСТ 22782.6—81

Средняя наработка до отказа при номинальных температурах

Рис. 8. Преобразователи термоэлектрические взрывозащищенные

Рис. 9. Схема преобразователя

7. Термопреобразователи сопротивления платиновые взрывозащищенные ТСП/1-1187

Предназначены для измерения температуры жидких и газообразных сред во взрывоопасных зонах или помещениях, в которых могут содержаться аммиак, азотоводородная смесь, углекислый газ, природный или конвертированный газ и его компоненты, а также агрессивные примеси сероводорода и сернистого ангидрида в допустимых пределах.

Технические характеристики: ТУ 4211-047-12150638-96.

Вид взрывозащиты по ГОСТ 22782.6—81

Диапазон измеряемых температур, °C

8. Термопреобразователи сопротивления медные взрывозащищенные ТСМ/1-1187

Технические характеристики: ТУ 4211-019-12150638-94.

“>

Рис. 10. Термопреобразователи взрывозащищенные

9. Преобразователи термоэлектрические для измерения температуры поверхностей ТПХА-1, ТПХК-1, ТПХА-3

Предназначены для измерения контролером температуры поверхности плоских деталей контактным методом в условиях действующих производств.

· ТПХА-1, ТПХК-1 по ТУ 3732-004-12150638-93;

· ТПХА-3 по ТУ 3732-005-12150638-93.

ТПХА-1, ТПХК-1 снабжены рукояткой, базирующими элементами и механизмом нормируемого прижима горячего спая, что позволяет контролеру произво- дить оперативное измерение температуры; ТПХА-3 снабжены постоянными магнитами для фиксации их на поверхности ферромагнитной детали. Термопреобразователи имеют компенсационный кабель для подключения к вторичному прибору.

НСХ по ГОСТ Р 50431—92: ТПХА-1

Диапазон измерения температуры поверхности детали, °C

Предел допускаемой основной погрешности, °C: для диапазона 20. 300 °C

для диапазона 300. 500 °C

Показатель тепловой инерции, с, не более

Минимальный размер контролируемой поверхности, мм: ТПХА-1 и ТПХК-1

Габариты термопреобразователя, мм: ТПХА-1 и ТПХК-1

Длина компенсационного кабеля, м

Усилие прижима горячего спая термопары контролируемой поверхности, Н

Масса термопреобразователя, кг, не более

Рис. 11. Преобразователи термоэлектрические ТПХА-1, ТПХК-1, ТПХА-35.1

10. Преобразователь термоэлектрический хромель-копелевый ТХКП/1-XYIII

Предназначены для измерения температуры поверхности твердых тел в промышленных условиях.

Диапазон измеряемых температур, °C

Материал защитной арматуры

Рис. 11. Преобразователь термоэлектрический ТХКП/1-XYIII

11. Термопреобразователи сопротивления ТСМ/1-А184, ТСП/1-А184

Предназначены для измерения температуры обмоток электрических машин.

Могут устанавливаться в пазах статора и обмотках ротора.

Диапазон измеряемых температур, °C

Показатель тепловой инерции, с

Рис. 12. Термопреобразователи сопротивления ТСМ/1-А184, ТСП/1-А184

12. Плоские гибкие термопреобразователи сопротивления платиновые и медные ТСП/1-9703, ТСМ/1-9703

Предназначены для измерения температуры плоских, цилиндрических и криволинейных поверхностей.

Диапазон измеряемых температур, °C

Защищенность от пыли и воды

Номинальное значение отношения сопротивления термопреобразователя при 100 °С к сопротивлению при 0 °С

приклеивание (клей К-300, К-400), механический прижим

Рис. 13. Плоские гибкие термопреобразователи ТСП/1-9703, ТСМ/1-9703

13. Термопреобразователи сопротивления платиновые и медные ТСП/1-011, ТСМ/1-011

Предназначены для измерения температуры наружной поверхности труб наземных и подземных трубопроводов. Могут использоваться совместно с измерительными преобразователями ИП 1 и ИП 1 Ех.

Диапазон измеряемых температур, °C

50М, 100М, 50П, 100П

Виброустойчивость по ГОСТ 12997

Степень защищенности от внешних воздействий

Диаметр трубопровода, мм

Рис. 14. Термопреобразователи сопротивления ТСП/1-011, ТСМ/1-011

Рис. 15. Схема соединения

14. Преобразователь термоэлектрический хромель-копелевый ТХК/1-0487

Предназначен для измерения температуры поверхности валков диаметром 100 мм и более, вращающихся с линейной скоростью до 20 м/с. Диапазон измеряемых температур от +30 до +350 °С.

Рис. 16. Преобразователь термоэлектрический ТХК/1-0487

15. Термопреобразователь сопротивления платиновый поверхностный ТСП/1-9803

Предназначен для измерения температуры движущихся поверхностей, в частности сушильных цилиндров бумагоделательных машин.

Диапазон измеряемых температур, °C

Длина соединительного провода МГТФ 0,35, мм

Зазор между датчиком и измеряемой поверхностью, мм

Рис. 17. Термопреобразователь сопротивления поверхностный ТСП/1-9803

16. Термопреобразователи с унифицированными токовыми выходными сигналами ТСМУ/1-0288, ТСПУ/1-0288, ТХАУ/1-0288, ТСМУ/1-0289Ех, ТСПУ/1-0289Ех, ТХАУ/1-0289Ех

Термопреобразователи с унифицированными токовыми выходными сигналами (далее термопреобразователи) предназначены для измерения температуры газов, жидкостей и сыпучих сред, не разрушающих материал защитной арматуры.

Термопреобразователи обеспечивают непрерывное преобразование температуры в унифицированный токовый сигнал и предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами.

В качестве первичных преобразователей используются термопреобразователи сопротивления с НСХ по ГОСТ 6651—94 100М, 100П и преобразователи термоэлектрические с НСХ ХА (К) по ГОСТ 6616—94.

Термопреобразователь состоит из первичного преобразователя температуры и измерительного преобразователя (ИП). ИП предназначен для преобразования температуры в токовый выходной сигнал. ИП содержит компенсатор нелинейности сигнала первичного преобразователя температуры и компенсатор холодного спая для ТХАУ.

ИП закреплен в головке первичного преобразователя температуры на 4-х металлических шпильках с резьбой М4. Шпильки служат клеммами для подключения линии связи к блоку питания и измерительному прибору или к барьеру искрозащиты.

Дополнительная погрешность, вызванная изменением температуры окружающего воздуха от нормальной до любой температуры в пределах рабочих температур на каждые 10 °C, не превышает 0,5 предела допускаемой основной погрешности.

Краткие технические характеристики:

Зависимость выходного тока от температуры

Вид климатического исполнения по ГОСТ 12997—84

Группа С4 (температура окружающей среды –30. +50 °C, атмосферное давление 84—106,7 кПа, относительная влажность до 95% при 35 °C и более низких температурах без конденсации влаги)

Степень защиты от воздействия пыли и воды по ГОСТ 14254—96

Устойчивость к воздействию вибраций по ГОСТ 12997—84

Группа N3 (частота от 5 до 80 Гц, амплитуда смещения 0,075 мм, ускорение 9,8 м/с 2 )

Материал защитной арматуры

Потребляемая мощность, Вт

Исполнения термопреобразователей указаны на рисунках

Длина монтажной части L выбирается из ряда, мм

60, 100, 120, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 1250

Термопреобразователи с маркировкой Ех имеют вид взрывозащиты по ГОСТ 12.2.020-76 1ЕхdIIСТ6Х.

Таблица 16.1. Краткие технические характеристики

НСХ первичного преобразования, отношение сопротивления при 100 °С к сопротивлению при 0 °С

Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типы

Термопара – это устройство для измерения температур во всех отраслях науки и техники. Данная статья представляет общий обзор термопар с разбором конструкции и принципом действия устройства. Описаны разновидности термопар с их краткой характеристикой, а также дана оценка термопары как измерительного прибора.

Устройство термопары

Принцип работы термопары. Эффект Зеебека

Работа термопары обусловлена возникновением термоэлектрического эффекта, открытым немецким физиком Томасом Зеебеком (Tomas Seebeck) в 1821 г.

Явление основано на возникновении электричества в замкнутом электрическом контуре при воздействии определенной температуры окружающей среды. Электрический ток возникает при наличии разницы температур между двумя проводниками (термоэлектродами) различного состава (разнородных металлов или сплавов) и поддерживается сохранением места их контактов (спаев). Устройство выводит на экран подсоединенного вторичного прибора значение измеряемой температуры.

Выдаваемое напряжение и температура находятся в линейной зависимости. Это означает, что увеличение измеряемой температуры приводит к большему значению милливольт на свободных концах термопары.

Находящийся в точке измерения температуры спай называется «горячим», а место подключения проводов к преобразователю — «холодным».

Компенсация температуры холодного спая (КХС)

Компенсация холодного спая (КХС) – это компенсация, вносимая в виде поправки в итоговые показания при измерении температуры в точке подсоединения свободных концов термопары. Это связано с расхождениями между реальной температурой холодных концов с вычисленными показаниями градуировочной таблицы для температуры холодного спая при 0°С.

КХС является дифференциальным способом, при котором показания абсолютной температуры находятся из известного значения температуры холодного спая (другое название эталонный спай).

Конструкция термопары

При конструировании термопары учитывают влияние таких факторов, как «агрессивность» внешний среды, агрегатное состояние вещества, диапазон измеряемых температур и другие.

Особенности конструкции термопар:

1) Спаи проводников соединяются между собой скруткой или скруткой с дальнейшей электродуговой сваркой (редко пайкой).

ВАЖНО: Не рекомендуется использовать способ скручивания из-за быстрой потери свойств спая.

2) Термоэлектроды должны быть электрически изолированы по всей длине, кроме точки соприкосновения.

3) Способ изоляции подбирается с учетом верхнего температурного предела.

До 100-120°С – любая изоляция;
До 1300°С – фарфоровые трубки или бусы;
До 1950°С – трубки из Al₂O₃;
Свыше 2000°С – трубки из MgO, BeO, ThO₂, ZrO₂.

4) Защитный чехол.

Материал должен быть термически и химически стойким, с хорошей теплопроводностью (металл, керамика). Использование чехла предотвращает коррозию в определенных средах.

Удлиняющие (компенсационные) провода

Данный вид проводов необходим для удлинения концов термопары до вторичного прибора или барьера. Провода не используются в случае наличия у термопары встроенного преобразователя с унифицированным выходным сигналом. Наиболее широкое применение получил нормирующий преобразователь, размещенный в стандартной клеммной головке датчика с унифицированным сигналом 4-20мА, так называемая «таблетка».

Материал проводов может совпадать с материалом термоэлектродов, но чаще всего заменяется на более дешевый с учетом условий, предотвращающих образования паразитных (наведенных) термо-ЭДС. Применение удлиняющих проводов также позволяет оптимизировать производство.

Типы и виды термопар

Многообразие термопар объясняется различными сочетаниями используемых сплавов металлов. Подбор термопары осуществляется в зависимости от отрасли производства и необходимого температурного диапазона.

Термопара хромель-алюмель (ТХА)

Положительный электрод: сплав хромель (90% Ni, 10% Cr).
Отрицательный электрод: сплав алюмель (95% Ni, 2% Mn, 2% Al, 1% Si).

Изоляционный материал: фарфор, кварц, окиси металлов и т.д.

Диапазон температур от -200°С до 1300°С кратковременного и 1100°С длительного нагрева.

Рабочая среда: инертная, окислительная (O₂=2-3% или полностью исключено), сухой водород, кратковременный вакуум. В восстановительной или окислительно-восстановительной атмосфере в присутствии защитного чехла.

Недостатки: легкость в деформировании, обратимая нестабильность термо-ЭДС.

Возможны случаи коррозии и охрупчивания алюмеля в присутствии следов серы в атмосфере и хромеля в слабоокислительной атмосфере («зеленая глинь»).

Термопара хромель-копель (ТХК)

Положительный электрод: сплав хромель (90% Ni, 10% Cr).
Отрицательный электрод: сплав копель (54,5% Cu, 43% Ni, 2% Fe, 0,5% Mn).

Диапазон температур от -253°С до 800°С длительного и 1100°С кратковременного нагрева.

Рабочая среда: инертная и окислительная, кратковременный вакуум.

Недостатки: деформирование термоэлектрода.

Возможно испарение хрома при длительном вакууме; реагирование с атмосферой, содержащей серу, хром, фтор.

Термопара железо-константан (ТЖК)

Положительный электрод: технически чистое железо (малоуглеродистая сталь).
Отрицательный электрод: сплав константан (59% Cu, 39-41% Ni, 1-2% Mn).

Используется для проведения измерений в восстановительных, инертных средах и вакууме. Температура от -203°С до 750°С длительного и 1100°С кратковременного нагрева.

Применение складывается на совместном измерении положительных и отрицательных температур. Невыгодно использовать только для отрицательных температур.

Недостатки: деформирование термоэлектрода, низкая коррозийная стойкость.

Изменение физико-химических свойств железа около 700°С и 900 °С. Взаимодействует с серой и водными парами с образованием коррозии.

Термопара вольфрам-рений (ТВР)

Положительный электрод: сплавы ВР5 (95% W, 5% Rh)/ВАР5 (BP5 с кремнещелочной и алюминиевой присадкой)/ВР10 (90% W, 10% Rh).
Отрицательный электрод: сплавы ВР20 (80% W, 20% Rh).

Изоляция: керамика из химически чистых окислов металлов.

Отмечается механическая прочность, термостойкость, малая чувствительность к загрязнениям, легкость изготовления.

Измерение температур от 1800°С до 3000°С, нижний предел – 1300°С. Измерения проводятся в среде инертного газа, сухого водорода или вакуума. В окислительных средах только для измерения в быстротекущих процессах.

Недостатки: плохая воспроизводимость термо-ЭДС, ее нестабильность при облучении, непостоянная чувствительность в температурном диапазоне.

Термопара вольфрам-молибден (ВМ)

Положительный электрод: вольфрам (технически чистый).
Отрицательный электрод: молибден (технически чистый).

Изоляция: глиноземистая керамика, защита кварцевыми наконечниками.

Инертная, водородная или вакуумная среда. Возможно проведение кратковременных измерений в окислительных средах в присутствии изоляции. Диапазон измеряемых температур составляет 1400-1800°С, предельная рабочая температура порядка 2400°С.

Недостатки: плохая воспроизводимость и чувствительность термо-ЭДС, инверсия полярности, охрупчивание при высоких температурах.

Термопары платинородий-платина (ТПП)

Положительный электрод: платинородий (Pt c 10% или 13% Rh).
Отрицательный электрод: платина.

Изоляция: кварц, фарфор (обычный и огнеупорный). До 1400°С — керамика с повышенным содержанием Al₂O₃, свыше 1400°С — керамику из химически чистого Al₂O₃.

Предельная рабочая температура 1400°С длительно, 1600°С кратковременно. Измерение низких температур обычно не производят.

Рабочая среда: окислительная и инертная, восстановительная в присутствии защиты.

Недостатки: высокая стоимость, нестабильность при облучении, высокая чувствительность к загрязнениям (особенно платиновый электрод), рост зерен металла при высоких температурах.

Термопары платинородий-платинородий (ТПР)

Положительный электрод: сплав Pt c 30% Rh.
Отрицательный электрод: сплав Pt c 6% Rh.

Среда: окислительная, нейтральная и вакуум. Использование в восстановительных и содержащих пары металлов или неметаллов средах в присутствии защиты.

Максимальная рабочая температура 1600°С длительно, 1800°С кратковременно.

Изоляция: керамика из Al₂O₃ высокой чистоты.

Менее подвержены химическим загрязнениям и росту зерна, чем термопара платинородий-платина.

Схема подключения термопары

Подключение потенциометра или гальванометра непосредственно к проводникам.
Подключение с помощью компенсационных проводов;
Подключение обычными медными проводами к термопаре, имеющей унифицированный выход.

Стандарты на цвета проводников термопар

Цветная изоляция проводников помогает отличить термоэлектроды друг от друга для правильного подключения к клеммам. Стандарты отличаются по странам, нет конкретных цветовых обозначений для проводников.

ВАЖНО: Необходимо узнать используемый стандарт на предприятии для предотвращения ошибок.

Точность измерения

Точность зависит от вида термопары, диапазона измеряемых температур, чистоты материала, электрических шумов, коррозии, свойств спая и процесса изготовления.

Термопарам присуждается класс допуска (стандартный или специальный), устанавливающий доверительный интервал измерений.

ВАЖНО: Характеристики на момент изготовления меняются в период эксплуатации.

Быстродействие измерения

Быстродействие обуславливается способностью первичного преобразователя быстро реагировать на скачки температуры и следующим за ними потоком входных сигналов измерительного прибора.

Факторы, увеличивающие быстродействие:

Правильная установка и расчет длины первичного преобразователя;
При использовании преобразователя с защитной гильзой необходимо уменьшить массу узла, подобрав меньший диаметр гильз;
Сведение к минимуму воздушного зазора между первичным преобразователем и защитной гильзой;
Использование подпружиненного первичного преобразователя и заполнения пустот в гильзе теплопроводящим наполнителем;
Быстро движущаяся среда или среда с большей плотностью (жидкость).

Проверка работоспособности термопары

Для проверки работоспособности подключают специальный измерительный прибор (тестер, гальванометр или потенциометр) или измеряют напряжение на выходе милливольтметром. При наличии колебаний стрелки или цифрового индикатора термопара является исправной, в противном случае устройство подлежит замене.

Причины выхода из строя термопары:

Неиспользование защитного экранирующего устройства;
Изменение химического состава электродов;
Окислительные процессы, развивающиеся при высоких температурах;
Поломка контрольно-измерительного прибора и т.д.

Преимущества и недостатки использования термопар

Достоинствами использования данного устройства можно назвать:

Большой температурный диапазон измерений;
Высокая точность;
Простота и надежность.

К недостаткам следует отнести:

Осуществление постоянного контроля холодного спая, поверки и калибровки контрольной аппаратуры;
Структурные изменения металлов при изготовлении прибора;
Зависимость от состава атмосферы, затраты на герметизацию;
Погрешность измерений из-за воздействия электромагнитных волн.

Процесс измерения температуры в термоэлектрических преобразователях

Термоэлектропреобразование, тепловой баланс

Преобразователь, функциональная технология которого основывается на процессах теплопередачи, носит имя теплового. К таковым относят термические резисторы и термопары, цельнометаллического и полупроводникового исполнения. Главная формула работы теплопреобразователя — уравнение теплового баланса. Вот его естественнонаучная интерпретация: тепло, поступающее на вход преобразователя, идет на повышение его теплосодержания (нагрев). В таком случае, если теплосодержимое преобразователя не изменяется(исходная величина температуры и агрегатного состояния), то количество направленного и теряющегося в среде тепла в теплообмене в единицу времени релевантно.

Тепло, направленное к преобразователю, есть сумма количества тепла, накапливаемого в результате экстракции в нем электросилы, и числа тепла, поступающего в преобразователь или отданного им во время теплообмена с прикрепляемой средой.

Погрешности термометрии

Основной сложностью в конструировании линий с использованием термоэлектрического преобразователя типа «термопары» для измерения температуры связана с их небольшим выходным напряжением, уступающему помехам, наводящихся на элементы измерительной линии в регулярных условиях. Поэтому необходимо с предельным вниманием тщательно экранировать и заземлить коммутацию, идущую от термопары к выводящему модулю. Модуль ввода рекомендуется размещать как можно ближе к термопаре, чтобы снизить длину коммутации и путь прохождения аналогового сигнала. Для понижения величины 50 Гц помех во вводных модулях используют фильтр режекции.
К сильной стороне термопар можно отнести сверхнизкое внутреннее сопротивление, что обозначает их практическую неуязвимость по отношению к емкостным наводкам.
Точность термопары определяется химсоставом материала. Пределы измерения медных термоэлектрических преобразователей находятся в диапазоне от −50 до +200 °С, платинородиевых от −260 °С до +1400 °С. Факторы среды, а именно:

калечат кристаллическую решетку в химсоставе материала, что в разы увеличивает погрешности процесса измерения.

Погрешность измерительного процесса подчиняется следующим пунктам:

случайная погрешность, вызванная чистотой содержимого агрегата и процентного содержания исходного метала в конечном электроде
случайная погрешность холодного спая;
погрешность, вызванная постепенным износом под воздействием высокой температуры;
систематическая погрешность компенсирования нелинейности свойства преобразования температуры в напряжение;
систематическая погрешность термического шунтирования (исходящая из теплоемкости термопреобразователя);
динамическая погрешность;
погрешность, порождаемая помехами из среды;
погрешность цифроаналогового преобразования.

Погрешности холодного спая, линеаризации, динамическая и погрешность цифроаналогового преобразования относятся к инструментальным погрешностям и указываются в сопроводительной документации для вводного модуля. Прочие погрешности идут под учёт отдельно, опираясь на тип эксплуатируемых термопар, электромагнитную обстановку, свойства среды измерения и далее.

Удельная теплоёмкость

Удельная теплоемкость металла или сплава — величина, численно равная количеству теплоты, направляемого на единицу массы металла для подъем его температуры на одну риску температурной шкалы.
Как подсчитать удельную теплоемкость металла? В условиях воздействия сверхвысоких и отрицательных температур значения абсолюта и термические зависимости удельной теплоемкости металлов заметно различаются.
Определение удельной теплоёмкости устройств производится с помощью подготовленных калориметрических установок, например, печью Смита, где тепло от сплава отводят или подводят к сплаву с постоянной скоростью, то есть, методом температурного перепада между печью и образцом.

Теплофизические свойства меди при различных температурах

температура в K	плотность меди кг/м3	удельная теплоемкость, Дж/(кг·град)	температуропроводность, м2/с	теплопроводность меди, Вт.
50	——	——	——	1250
100	——	——	——	482
200	——	——	130	413
300	8,933	385,0	117	401,9
400	8,870	397,7	111	391,5
500	8,628	408,0	107	385,4
600	8,779	416,9	103	376,9
700	8,728	425,1	99,7	369,7
800	8,656	432,9	96,3	360,8
900	8,622	441,7	93,3	355,3
1000	8,567	451,4	90,3	349
1100	8.509	464,3	85,5	337,6
1200	8,451	480,8	80,6	327,5
1300	8,394	506,5	75,8	322,1
1400	7,98	513,9	42,7	175
1600	7,96	513,9	15,2	184

Тепловая энергия, обращенная при нагревании на упорядоченный сплав, не только увеличивает амплитуду атомических тепловых колебаний, но также вызывает разупорядочивание структуры., поэтому удельная теплоёмкость сплавов выше, чем аддитивно-рассчитанная из свойств компонентов. В ходе разупорядочивания структуры удельная теплоёмкость возрастает до тех пор, пока возле критической точки нарастания, она не достигнет пика.
В практике измерений температуры агрегатами на резистивных элементах принято использовать фиксированную величину нагрева преобразователя электрическим током для последующего вывода через вторичный прибор. Уменьшение этого увеличивает стоимость конечного агрегата в связи с необходимостью внедрения в конструкцию усилителя выходного сигнала, что в свою очередь увеличивает объем искажений.

Термопреобразователи для измерения температуры

Чтобы измерить температуру многие специалисты используют термопреобразователи, термометры расширения, термоэлектрические преобразователи и приборы. Иногда в дистанционных системах передачи показаний с термопреобразователями сопротивления и термоэлектропреобразователями также могут использовать и вторичные приборы.

Ко вторичным приборам можно отнести: логометры, автоматические мосты, а также потенциометры. Термометры расширения также могут служить для расширения температуры в помещениях наружного воздуха.

Чувствительный элемент термопреобразователя

Чувствительный элемент преобразователя – это баллон с жидкостью при нагревании которого жидкость будет расширяться и ее столбик поднимется в отсчетном устройстве. Положение определенного конца столбика будет соответствовать температуре среды. Термопреобразователи сопротивления на сегодняшний день применяют в системах, где может потребоваться измерять высокие температуры и передавать все показания в дистанционном порядке. Принцип работы подобных устройств достаточно простой. Он будет основан на свойстве разнообразных металлов изменять свое сопротивление во время изменения температуры. У нас вы также можете прочесть про обустройство правильного заземления.

Чувствительные элементы чаще всего выполнены из платины или меди. Платиновую или медную проволоку необходимо наматывать на каркас. Размеры каркаса в зависимости от конструкции может быть от 60 до 100 мм. Каркас вместе с чувствительным элементом будут помещать в специальный корпус защитной арматуры. Его чаще всего выполняют из нержавеющей стали.

На технологических трубопроводах специальный преобразователь будут вставлять в гнездо, которое в дальнейшем будут укреплять с помощью штуцера. Монтажная длина преобразователей может составлять от 10 до 3150 мм, а диаметр защитной арматуры от 10 до 300 мм.

Статистические характеристики термопреобразователя

На сегодняшний день статистические характеристики термопреобразователя считаются стандартизированы. Они будут выражать зависимость сопротивления чувствительного элемента от измеряемой температуры. Характеристика может обозначаться 1П, 100П, 10м, 100м и прочие значения. Числа будут обозначать сопротивление чувствительного элемента, а буква материал, из которого оно выполнено. В зависимости от точности измерения преобразователи могут иметь пять классов. Их обозначение происходит с помощью римских цифр. У нас вы также можете прочесть про уличные розетки.

Платиновые термопреобразователи сопротивления применяют для измерения температуры в диапазоне от -260 до +1100, а медные для измерения температуры от -200 до +200. Применение преобразователей считается ограничено из-за сравнительно низкой максимальной температуры. Термоэлектропреобразователи более популярны, так как их можно будет использовать для измерения температуры до 1800 градусов.

Сейчас в промышленности могут использовать термопреобразователи из следующих сплавов:

Хромель-копель (ХК).
Хромель-алюмель (ХА).
Платинородий-платина (ПП).
Платинородий-платинородий (ПР).

Каждый тип продукции может иметь свой собственный диапазон температур. Термоэлектропреобразователь будет иметь подобную конструкцию с термопреобразователем. Чувствительный элемент этого изделия будет помещаться в специальный корпус и представлять собою спай термоэлектродов, которые будут припаяны к серебряному диску. Затем термоэлектроды будут выводиться через каналы изолирующих бус на зажимы головки. В дальнейшем термоэлектропреобразователь будут крепить с помощью специальных штуцеров и фланцев.

Сложность применения подобных изделий будет заключаться в том, что необходимо стабилизировать температуру их свободных концов. Если температура холодных концов будет изменяться, а температура погружения горячего конца останется неизменной, тогда значения также будут изменяться.

На данный момент для каждого типа термоэлектропреобразователя устанавливается определенная марка компенсационных проводов. При подключении холодных концов к компенсационным проводам между каждым термоэлектродом будет образовываться термопара. Материалы компенсационных проводов необходимо подбирать таким образом, чтобы для каждой термопары они были равны между собой и включены встречно. Во вторичном приборе будут устанавливать специальное устройство, которое сможет автоматически вносить поправки в значение т.э.д.с. в зависимости от температуры.

Манометрические термометры могут применять для измерения температуры в зонах аппаратов. Принцип их действия считается достаточно простым, и он будет основан на зависимости между температурой и давлением жидкости при постоянном объеме. В дальнейшем измерительную систему будут заполнять с помощью газа.

Термобаллон будут погружать в специальную среду, температуру которой будут измерять. Термобаллон соединяются с манометром с помощью капилляра. Во время измерения температуры будет изменяться давление, которое заполнит систему жидкости или газа. Затем через капилляр давление будет подводиться к пружине, припаянной к корпусу. При повышении температуры давление увеличивается и под воздействием раскручивается манометрическая пружина. Когда давление будет уменьшаться она закручивается. Через тягу перемещение конца пружины будет передаваться на трибко-секторный механизм. На ось трибки будет насаживаться стрелка, которая перемешается по шкале измеряемого давления.

Теперь вы точно знаете устройство термопреобразователя и приборов температуры. Надеемся, что эта информация была полезной и интересной.

Термопреобразователь: принцип работы

Термопреобразователь сопротивления (ТС) – средство измерений температуры, предназначенны для подключения к измерительному прибору.

Термопреобразователь сопротивления (ТС) – средство измерений температуры, состоящее из одного или нескольких термочувствительных элементов сопротивления и внутренних соединительных проводов, помещенных в герметичный защитный корпус, внешних клемм или выводов, предназначенных для подключения к измерительному прибору.

Чувствительный элемент (ЧЭ) первичного преобразователя выполнен из металлической проволоки бифилярной намотки или пленки, нанесенной на диэлектрическую подложку в виде меандра. ЧЭ имеет выводы для крепления соединительных проводов и известную зависимость электрического сопротивления от температуры.

Принцип работы такой термопары сопротивления (термометра сопротивления) основан на изменении электрического сопротивления термочувствительного элемента от температуры.Самый популярный тип термометра – платиновый термометр сопротивления ТСП градуировки Pt100. В качестве рабочих средств измерений применяются также медные термометры.

Главное преимущество термометров сопротивления – высокая стабильность, близость характеристики к линейной зависимости, высокая взаимозаменяемость. Пленочные платиновые термометры сопротивления отличаются повышенной вибропрочностью.

Недостаток термометров и чувствительных элементов сопротивления – необходимость использования для точных измерений трех- или четырехпроводной схемы включения, т.к. при подключении датчика с помощью двух проводов, их сопротивление включается измеренное сопротивление термометра.

Для измерения температуры различных типов рабочих сред – воды, газа, пара, химических соединений и сыпучих материалов используют термопреобразователь ТСП. Аналогом, производимым Производственной компанией “Тесей”, является термопреобразователи сопротивления типа ТСПТ и ТСПТ Ех.Номинальная статическая характеристика термопреобразователей – Pt100, Pt500, Pt1000, 100П и 50П.

Выбор термопреобразователя ТСП зависит от рабочей среды – диапазон температур измеряемой среды должен соответствовать рабочему диапазону термопреобразователя. При выборе необходимо обратить внимание надлину погружной части термопреобразователя и длину соединительного кабеля. Глубина погружения будет зависеть от глубины активной части, которая определяется длиной чувствительного элемента.

Термопреобразователь сопротивления ТСМ. Термопреобразователь ТСМ выполнен в виде бескаркасной намотки чувствительного элемента из медного изолированного микропроводабифилярной намотки. Аналогом, производимым Производственной компанией “Тесей”, является термопреобразователи сопротивления типа ТСМТ и ТСМТ Ех.Номинальная статическая характеристика термопреобразователей – 100М или 50М.

Используется 3 схемы включения датчика в измерительную цепь (подключение термопары):

2-проводная. В схеме подключения простейшего термометра сопротивления используется два провода. Такая схема термометра сопротивления используется там, где не требуется высокой точности, так как сопротивление проводов включается в измеренное сопротивление и приводит к появлению дополнительной погрешности. Такая схема не применяется для термометров класса А и АА.
3-проводная обеспечивает значительно более точные измерения за счёт того, что появляется возможность измерить в отдельном опыте сопротивление подводящих проводов и учесть их влияние на точность измерения сопротивления датчика.
4-проводная — наиболее точная схема, обеспечивает полное исключение влияния подводящих проводов.

Термопара принцип действия термопреобразователя сопротивления ТСПТ (ТСМТ)

Термопреобразователи сопротивления ТСПТ (ТСМТ) с двухпроводной схемой подключения изготавливаться только с классом допуска В или С и имеют ограничения по монтажным длинам и длинам удлинительных проводов. В соответствии с требованиями ГОСТ 6651-2009, для датчиков с двух проводной схемой подключения, сопротивление внутренних проводов не должно превышать 0,1% номинального сопротивления ТС при 0°С. В связи с этим для различных НСХ присутствуют ограничения по монтажным длинам:

– для датчиков с клеммной головкой максимальная монтажная длина составляет Lmax= (500÷1250) мм в зависимости от конструктивной модификации,
– для датчиков с удлинительным проводом, максимальная длина провода составляет ℓ max= (500÷1000) мм в зависимости от конструктивной модификации.

Датчики с трех- и четырехпроводной схемой подключения, в зависимости от конструктивных модификаций, изготавливаются по классу допуска АА, А, В, С. При изготовлении ограничения по монтажным длинам и длинам удлинительных проводов отсутствуют. Следует учитывать, что у вторичных приборов, к которым подключаются датчики, могут существовать ограничения по входному сопротивлению измерительной линии, которая в свою очередь зависит от длины провода датчика.

Таблица 1. Номинальное сопротивление R0

Температурный коэффициент a, °С-1

0,00385

0,00391

0,00428

Номинальное сопротивление R , Ом

Неопределенность измерений термометров сопротивления

Термопреобразователь сопротивления может быть признан годным изготовителем (или поверочным центром), если отклонение сопротивления ТС от НСХ с учетом расширенной неопределенности измерения в лаборатории изготовителя или поверителя, рассчитанное в эквиваленте температуры (R–Rнсх ± Uпр)/(dR/dt), находится внутри интервала допуска ±Δt (см. ТС № 1 на рис. 3).

Термопреобразователь сопротивления может быть забракован потребителем только в том случае, если отклонение сопротивления ТС от НСХ с учетом расширенной неопределенности измерения в условиях использования термометра потребителем, рассчитанное в эквиваленте температуры (R–Rнсх ± Uпотр)/(dR/dt), находится полностью вне интервала допуска ±Δt.

Такое правило приемки с одной стороны снижает риск потребителя, который может приобрести некачественный термометр сопротивления только по причине больших погрешностей измерений на производстве, с другой стороны, это правило стимулирует изготовителя использовать при приемке термометров высокоточное измерительное оборудование. Правило также является очень важным при установлении брака Заказчиком, т. к. Заказчик тоже обязан оценить неопределенность своих измерений и уже после этого предъявлять претензии к изготовителю.

Объем и последовательность первичной и периодической поверок ТС установлены в соответствии с ГОСТ Р 8.624 при этом перечень обязательных контролируемых параметров одинаков. Первичная поверка, осуществляемая аккредитованной метрологической службой нашего предприятия, совмещается с приемо-сдаточными испытаниями.

На неопределенность результатов измерений температуры термопарами и термометрами сопротивления влияют многие факторы, основные из них это:

– случайные эффекты при измерении;
– неопределенность измерения регистрирующего прибора;
– класс допуска термопары или термометра сопротивления;
– изменение характеристики ТП или ТС за межповерочный интервал (МПИ);
– для ТП дополнительно класс точности удлинительных проводов, соединяющей термопару с регистрирующим прибором и погрешность компенсации температуры опорных спаев;

Характеристики источников неопределенности измерения температуры термоэлектрическим преобразователем представлены в таблице 3. Бюджет неопределенности составлен в соответствии с Руководством по выражению неопределенностей и нормативными документами.

Вклад случайных эффектов, характеристики нестабильности измеряемой температуры и теплового контакта со средой в расчетах не учитывались, исходя из того, что эти величины зависят от условий применения.

Выбор измерительного тока также влияет на точность измерения температуры. Поскольку ЧЭ изготовлен из очень тонкой проволоки или пленки, даже малый ток может вызвать существенный нагрев ЧЭ. Во избежание значительного увеличения погрешности из-за нагрева ЧЭ измерительным током для 100-омных ТС рекомендуется использовать токи 1 мА и ниже. В этом случае погрешность не превысит 0,1 °С. Для снижения эффекта нагрева ЧЭ иногда используется импульсный измерительный ток.

Источники неопределенности измерения температуры на объекте

В новом стандарте ГОСТ Р 8.625-2006 приведены правила отбраковки термометра сопротивления потребителем. В них установлено, что забраковать термометр можно только, если отклонение сопротивления термометра от НСХ лежит полностью вне диапазона, обусловленного расширенной неопределенностью измерения температуры в рабочих условиях. Поэтому становится очень актуальной проблема оценки неопределенности, возникающей при измерении температуры на объекте. Источники неопределенности измерения температуры промышленным термометром сопротивления можно разделить на источники, связанные с физическими условиями работы ТС и электрическим преобразованием сигнала:

– теплопроводящие свойства данной конструкции термометра и монтажных элементов;
– перенос тепла излучением в окружающую среду;
– теплоемкость датчика температуры;
– скорость изменения измеряемой температуры;
– утечки тока (качество заземления);
– электрические шумы;
– точность измерителя или преобразователя сигнала.

Стабильность метрологических характеристик термометра сопротивления

В ходе эксплуатации метрологические характеристики термопреобразователей сопротивления неизбежно изменяются. Скорость изменения зависит от многих факторов таких как: температура эксплуатации, скорость и частота изменений температуры, наличие химически активных веществ в измеряемой среде и т.д. В связи с этим для датчиков ТСПТ, ТСМТ, ТСПТ Ex, ТСМТ Ex введены группы условий эксплуатации и в зависимости от этой группы нормированы допустимые значения дрейфа метрологических характеристик термометров сопротивления.

РМГ-74 «МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕЖПОВЕРОЧНЫХ И МЕЖКАЛИБРОВОЧНЫХ ИНТЕРВАЛОВ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ» предписывает определять интервал между поверками (ИМП) как период времени/наработки СИ за который изменение метрологических характеристик не превышает модуля класса допуска СИ, уменьшенного на систематическую погрешность измерений в ходе испытаний СИ.

Для термопреобразователя сопротивления определяющим фактором дрейфа является наработка датчика при повышенной температуре. Влияние старения на дрейф ТС практически не упоминается в научных публикациях. При этом общеизвестно что величина и скорость дрейфа ТС зависит от величины измеряемой температуры. Известно, что медные термопреобразователи сопротивления менее стабильны чем платиновые. Доминирующей причиной дрейфа, в условиях эксплуатации, не относящихся к экстремальным, является изменение физических свойств металлов под воздействием температуры, величина изменений зависит от значения максимальной температуры эксплуатации и длительности воздействия.

Предлагается при нормировании интервалов между поверками учитывать условия эксплуатации, разделив их по диапазонам измеряемых температур. Для каждого из диапазонов указывать свой интервал между поверками от одного года до пяти лет. Предлагаемая градация интервалов представлена на рисунке 4.

Термометры сопротивления: виды, типы конструкции, классы допуска

Термометрия относится к наиболее простым и эффективным методам измерений. Она основана на том, что физические свойства материала меняются в зависимости от температуры. В частности, измеряя сопротивление металла, сплава или полупроводникового элемента, можно определить его температуру с высокой степенью точности. Датчики такого типа называются термоэлектрическими или термосопротивлениями. Предлагаем рассмотреть различные виды этих устройств, их принцип работы, конструкции и особенности.

Виды термодатчиков

Наиболее распространенными считаются следующие типы термометров сопротивления (далее ТС):

Полупроводниковые датчики. Отличительные особенности этих приборов заключается в высокой точности и стабильной чувствительности, а также в возможности измерения быстротечных процессов. Благодаря низкому измерительному току имеется возможность работы со сверхнизкими температурами (до -270°С). Пример конструкции полупроводникового ТС. Конструкция термистора

Обозначения:

А – Выводы измерителя.
В – Стеклянная пробка, закрывающая защитную гильзу.
С – Защитная гильза, наполненная гелием.
D – Электроизоляционная пленка, покрывающая внутреннюю часть гильзы.
E – Полупроводниковый чувствительный элемент (далее ЧЭ), в приведенном примере это германий, легированный сурьмой.

Металлические датчики. У таких измерителей в качестве ЧЭ выступает проволочный или пленочный резистор, помещенный в керамический или металлический корпус. Металл, используемый для изготовления чувствительного элемента, должен быть технологичен и устойчив к окислению, а также обладать достаточным температурным коэффициентом. Таким критериям практически идеально отвечает платина. Там, где не столь высокие требования к измерениям, может использоваться никель или медь. В качестве примера можно привести термодатчики: PT1000, PT500, ТСП 100 П, ТСП pt100, ТСП 50П, ТСМ 296, ТСМ 045, ТС 125, Jumbo, ДТС Овен и т.д.

Расшифровка аббревиатур

Чтобы не возникало вопросов, что такое ТСМ, приведем расшифровку этой и других аббревиатур:

ТСМ это термометр сопротивления (ТС), в чувствительном элементе (ЧЭ) которого используется медная проволока (М).
ТСП, в применяется платиновый (проволока из платины) ЧЭ.
КТС б – обозначение комплекта из нескольких платиновых ТС., позволяющих провести многозонные измерения, как правило, монтаж таких устройств производится на вход и выход системы отопления, чтобы установить разность температур.
ТПТ – технический (Т) платиновый термометр (ПТ).
КТПТР – комплект из ТПТ приборов, буква «Р» в конце указывает, что может производиться не только измерение разницы температур между различными датчиками.
ТСПН – «Н» в конце ТСП, обозначает, что датчик низкотемпературный.
НСХ – под данным сокращением подразумевается «номинальная статическая характеристика», соответствующая стандартной функции «температура-сопротивление». Достаточно посмотреть таблицу НСХ для pt100 или любого другого датчика (например, pt1000, rtd, ntc и т.д.), чтобы иметь представление о его характеристиках.
ЭТС – эталонные приборы, служащие для калибровки датчиков.

Чем отличается термосопротивление от термопары?

Схема термопары, ее конструкция, а также принцип работы существенно отличается от термометра сопротивления, расскажем об этом простыми словами. У устройства pt100, а также других датчиков, принцип действия основан на сопоставимости между изменением температуры металла и его сопротивлением.

Принцип термопары построен на различных свойствах двух металлов собранных в единую биметаллическую конструкцию. Устройство, подключение, назначение термопары, а также описание погрешности этих приборов будет рассмотрено в отдельной статье.

Сейчас достаточно понимать, что термопара и ТСП, например pt100, это совершенно разные приборы, отличающиеся принципом работы.

Платиновые измерители температуры

Учитывая распространенность металлических датчиков, имеет смысл привести краткое описание этих устройств, чтобы наглядно показать сравнительные характеристики различных видов, особенности, а также описать сферу применения.

В соответствии с нормами ГОСТ 6651 2009 и МЭК 60751, у рабочих приборов данного типа значение температурного коэффициента должно быть 0,00385°С -1 , эталонных – 0,03925°С -1 . Диапазон измеряемой температуры: от-196,0°С до 600,0°С. К несомненным достоинствам следует отнести высокий коэффициент точности, близкую к линей характеристику «Температура-сопротивление», стабильные параметры. Недостаток – наличие драгметаллов увеличивает стоимость конструкции. Необходимо заметить, что современные технологии позволяют минимизировать содержание этого металла, что делает возможным снижение стоимости продукции.

Основная область применения – контроль температуры различных технологических процессов. Например, такой прибор может быть установлен в трубопроводе, в котором плотность рабочей среды сильно зависит от температуры. В этом случае показания вихревой расходометра корректируются информацией о температуре рабочей среды.

Датчик термопреобразователь ТСП 5071 производства Элемер

Никелевые термометры сопротивления

Температурный коэффициент (далее ТК) у данного типа измерительных устройств самый высокий — 0,00617°С -1 . Диапазон измеряемых температур также существенно уже, чем у платиновых ЧЭ (от -60,0°С до 180,0°С). Основное достоинство данных приборов – высокий уровень выходного сигнала. В процессе эксплуатации следует учитывать особенность, связанную с приближением температуры нагрева к точке Кюри (352,0°С), вызывающую существенное изменение параметров ввиду непредсказуемого гистерезиса.

Данные устройства практически не используются, поскольку в большинстве случаев их можно заменить приборами с медными чувствительными элементами, которые существенно дешевле и технологичнее (проще в производстве).

Медные датчики (ТСМ)

ТК медных измерительных приборов – 0,00428°С -1 , диапазон измеряемых температур немного уже, чем у никелевых аналогов (от -50,0°С до 150°С). К несомненным преимуществам медных измерителей следует отнести их относительно невысокую стоимость и наиболее близкую к линейной характеристику «температура-сопротивление». Но, узкий диапазон измеряемых температур и низкие параметры удельного сопротивления существенно ограничивают сферу применения термопреобразователей ТСМ.

Конструктивное исполнение «Strain free»

Обозначения:

А – Выводы термоэлектрического элемента.
В – Защитный корпус.
С – Спираль из платиновой проволоки.
D – Мелкодисперсный наполнитель.
E – Глазурь, герметизирующая ЧЭ.

Как видно из рисунка, четыре спирали из платиновой проволоки, размещают в специальных каналах, которые потом заполняются мелкодисперсным наполнителем. В роли последнего выступает очищенный от примесей оксид алюминия (Al₂O₃). Наполнитель обеспечивает изоляцию между витками проволоки, а также играет роль амортизатора при вибрациях или когда происходит ее расширение, вследствие нагрева. Для герметизации отверстий в защитном корпусе применяется специальная глазурь.

На практике встречается много вариаций типового исполнения, различия могут быть в дизайне, герметизирующем материале и размерах основных компонентов.

Исполнение Hollow Annulus.

Данный вид конструкции относительно новый, она разрабатывалась для использования в атомной индустрии, а также на объектах особой важности. В других сферах датчики данного типа практически не применяются, основная причина этого высокая стоимость изделий. Отличительные особенности высокая надежность и стабильные характеристики. Приведем пример такой конструкции.

Пример исполнения «Hollow Annulus»

Обозначения:

А – Выводы с ЧЭ.
В – Изоляция выводов ЧЭ.
С – Изолирующий мелкодисперсный наполнитель.
D – Защитный корпус датчика.
E – Проволока из платины.
F – Металлическая трубка.

ЧЭ данной конструкции представляет собой металлическую трубку (полый цилиндр), покрытый слоем изоляции, сверху которой наматывается платиновая проволока. В качестве материала цилиндра используется сплав с температурным коэффициентом близким к платине. Изоляционное покрытие (Al₂O₃) наносится горячим напылением. Собранный ЧЭ помещается с защитный корпус, после чего его герметизируют.

Для данной конструкции характерна низкая инерционность, она может быть в диапазоне от 350,0 миллисекунд до 11,0 секунд, в зависимости от того используется погружаемый или монтированный ЧЭ.

Пленочное исполнение (Thin film).

Основное отличие от предыдущих видов заключается в том, что платина тонким слоем (толщиной в несколько микрон) напыляется на керамическое или пластиковое основание. На напыление наносится стеклянное, эпоксидное или пластиковое защитное покрытие.

Миниатюрный пленочный датчик

Это наиболее распространенный тип конструкции, основные достоинства которой заключаются в невысокой стоимости и небольших габаритах. Помимо этого пленочные датчики обладают низкой инерционностью и относительно высоким внутренним сопротивлением. Последнее практически полностью нивелирует воздействие сопротивления выводов на показания прибора (таблицы термосопротивлений можно найти в сети).

Что касается стабильности, то она уступает проволочным датчикам, но следует учитывать, что пленочная технология усовершенствуется год от года, и прогресс довольно ощутим.

Стеклянная изоляция спирали.

В некоторых дорогих ТС платиновую проволоку покрывают стеклянной изоляцией. Такое исполнение обеспечивает полную герметизацию ЧЭ и увеличивает влагостойкость, но сужает диапазон измеряемой температуры.

Класс допуска

Согласно действующим нормам допускается определенное отклонение от линейной характеристики «температура-сопротивление». Ниже представлена таблица соответствия класса точности.

Таблица 1. Классы допуска.

Обозначение варианта исполнения ТС

Класс точности	Нормы допуска °C \|t \|	Диапазон измерения температуры
		Платиновые датчики		Медные	Никелевые
		Проволочные	Пленочные	Медные	Никелевые
AA	±0,10+0,0017	-50°C …250°C	-50°C …150°C	x	x
A	±0,15+0,002	-100°C …450°C	-30°C …300°C	-50°C …120°C	x
B	±0,30+0,005	-196°C …660°C	-50°C …500°C	-50°C …200°C	х
С	±0,60+0,01	-196°C …660°C	-50°C …600°C	-180°C …200°C	-60°C …180°C

Приведенная в таблице погрешность отвечает текущим нормам.

Схемы включения ТСМ/ТСП

Существует три варианта подключения:

2-х проводное (см. А на рис. 7), этот наиболее простой способ используется в тех случаях, когда точность результатов не критична. Дополнительную погрешность создает номинальное сопротивление проводников, которыми подключается датчик. Обратим внимание, что для классов точности A и AA данная схема включения неприемлема. Рисунок 7. Двухпроводная, трехпроводная и четырехпроводная схема включения термометра сопротивления
3-х проводное (В). Такой вариант обладает более высокой точностью, чем 2-х проводная схема вариант подключения. Это происходит за счет того, что появляется возможность измерить сопротивление монтажных проводов, чтобы учесть их воздействие.
4-х проводное. Этот вариант позволяет полностью исключить воздействие сопротивления монтажных проводов на результаты измерений.

В измерительных приборах ТС, как правило, включен по мостовой схеме.

Пример подключения по мостовой схеме вторичного прибора (pt100) для измерения температуры воздуха

Обратим внимание, что под r_л.с. в электрической схеме подразумевается сопротивление линий связи, то есть проводов, которыми подключен датчик.

Обслуживание

Информация о ТО температурного датчика указана в паспорте прибора или инструкции эксплуатации, там же приводится типовые неисправности и способы их ремонта, рекомендуемая длина кабеля для подключения, а также друга полезная информация.

Термометры сопротивления не требуют специального ТО, в задачу обслуживающего персонала входит:

Проверка условий, в которых эксплуатируется датчик.
Внешний осмотр на предмет целостности конструкции и кабельных соединений, проверка хода подвижного штуцера (если таковой имеется).
Помимо этого проверяется наличие пломб.
Проверяется заземление.

Такой осмотр должен проводиться с периодичностью один раз в месяц или чаще.

Помимо этого должна проводиться поверка приборов, с использованием эталонного датчика, например, ЭТС 100.

Платиновый эталонный ПТС (датчик ЭТС 100)

Для градуировки датчиков используются специальные таблицы, в качестве примера приведена одна из них для термосопротивления pt100. Саму методику калибровки мы приводить не будем, ее описание несложно найти в сети.

Градуировочная таблица для терморезистора pt100 (фрагмент, без указания пределов градуировки измерений)