Pomiary temperatury 4

150

W rzeczywistości zależność (10.1) jest nieliniowa. Charakterystyki stosowanych najczęściej termoelementów są znormalizowane.

Układy pomiarowe stosowane w przyrządach do pomiaru temperatury z przetwornikami termoelektrycznymi są woltomierzami do pomiaru małych napięć stałych (miliwoltomierze elektroniczne i cyfrowe).

Problemem praktycznym jest zapewnienie stałej temperatury odniesienia 9₀. Jest to warunkiem poprawnego pomiaru temperatury. W tym celu stosuje się układy do kompensacji wpływu zmian temperatury odniesienia [1] lub umieszcza się spoiny odniesienia w stałej temperaturze. Zmiany temperatury odniesienia są przyczyną dodatkowych błędów pomiarów.

Obecnie produkuje się termoelementy o charakterystyce niezależnej od temperatury w zakresie od 0° do 50° C. Tego typu termoelementy nie wymagają układów do kompensacji zmian temperatury odniesienia.

Termoelementy są stosowane do pomiaru różnicy temperatur. Górny zakres pomiarowy jest zależny od zastosowanych materiałów i wynosi około 2000° C.

Termoelementy z materiałów półprzewodnikowych nie są jeszcze powszechnie stosowane w praktyce pomiarowej.

Przetworniki rezystancyjne (metalowe) działają na zasadzie zmiany rezystancji niektórych metali pod wpływem temperatury. Przetworniki te nazywane są termometrami rezystancyjnymi, a ich równanie przetwarzania określone jest zależnością:

Rs = R₀[1 + a_R(9 - S₀) + Pr(S - 9₀)²]    (10.2)

przy czym: R_s, R₀ - rezystancje termometru w temperaturach 9, 9₀,

9, 9₀- temperatura mierzona i odniesienia,

a_R, p_R - temperaturowe współczynniki zmiany rezystancji.

Termometry metalowe charakteryzują się dużą stabilnością i powtarzalnością charakterystyk w czasie. Zakresy pomiarowe stosowanych najczęściej termometrów metalowych wynoszą:

-    dla platyny od -200° C do +900°C,

-    dla niklu od -60° C do +180°C,

-    dla miedzi od -50°C do +180°C.

Platyna jest materiałem, z którego wykonuje się termometry wzorcowe.

Dla małych zakresów pomiarowych można przyjąć, że równanie przetwarzania ma charakter liniowy. Wartości współczynnika a_R określają zakres zmian rezystancji w funkcji temperatury. Wartości a_R dla najczęściej stosowanych materiałów (platyna, miedź) są rzędu 4 • 10'³ łC¹.

Ze względu na to, że rezystancje R₀ termometrów najczęściej są równe R₀ = 100 Q, można obliczyć, że zmiany rezystancji termometru przy zmianie temperatury o 10 K są rzędu 4 O. Stąd wynika, że układy pomiarowe termometrów rezystancyjnych są układami mostkowymi wychyleniowymi, przy czym bardzo ważne jest, aby prąd pomiarowy przepływający przez termometr nie