Чем выше это соотношение, тем чище металл.
Термометры сопротивления.
Термометры сопротивления широко применяют для измерения температуры в интервале от —260 до 750°С. В отдельных случаях они могут быть использованы для измерения температур до 1000°С.
Действие термометров сопротивления основано на свойстве вещества изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры. При измерении температуры термометр сопротивления погружают в среду, температуру которой необходимо определить. Зная зависимость сопротивления термометра от температуры, можно по изменению сопротивления термометра судить о температуре среды, в которой он находится. При этом необходимо иметь в виду, что длина чувствительного элемента у большинства термометров сопротивления составляет несколько сантиметров, и поэтому при наличии температурных градиентов в среде термометром сопротивления измеряют некоторую среднюю температуру тех слоев среды, в которых находится его чувствительный элемент.
Известно, что подавляющее большинство металлов имеет положительный температурный коэффициент электрического сопротивления, достигающий 0,4-0,65%/K для чистых металлов (около 0.65% для металлов ферромагнитной группы, Fe, Ni, Co). У сплавов температурный коэффициент ниже. Это связывается с тем, что число носителей тока — электронов проводимости — в металлах очень велико и не зависит от температуры. Электрическое сопротивление металла увеличивается с повышением температуры в связи с возрастающим рассеянием электронов на неоднородностях кристаллической решетки, обусловленным увеличением тепловых колебаний ионов около своих положений равновесия.
|
|
|
В полупроводниках наблюдается иная картина — число электронов (или «дырок») проводимости резко возрастает с увеличением температуры. Поэтому электрическое сопротивление типичных полупроводников столь же резко (обычно по экспоненциальному закону) уменьшается при их нагревании. При этом температурный коэффициент электрического сопротивления полупроводников на порядок выше, чем у чистых металлов (т.е. могут быть более компактными).
Термометры сопротивления из чистых металлов, получившие наибольшее распространение, изготовляют обычно в виде обмотки из тонкой проволоки на специальном каркасе из изоляционного материала. Обмотку обычно наматывается бифилярно (т.е. ток по соседним виткам идет в разные стороны – для уменьшения наводок от тока соседних витков) (не совсем точное название, поскольку в бифилярных катушках ток может идти и в одну сторону в соседних витках). Эту обмотку принято называть чувствительным элементом термометра сопротивления. В целях предохранения от возможных механических повреждений и воздействия среды, температура которой измеряется термометром, чувствительный элемент его заключают в специальную защитную гильзу.
|
|
|
Полупроводниковые термометры сопротивления, как показывает практика их применения, могут быть использованы для измерения температуры от 1,3 до 400 К. В практике технологического контроля они по сравнению с металлическими находят меньшее применение, так как требуют индивидуальной градуировки. Для точных измерений сопротивления термометров в лабораторных условиях применяют потенциометры и мосты. Тип и класс точности указанных средств измерения выбирают в зависимости от требований к точности измерения сопротивления термометра, а вместе с тем и температуры.
К числу достоинств термометров сопротивления следует отнести:
+ высокую степень точности измерения температуры (до 0.01К);
+ возможность выпуска измерительных приборов к ним с стандартной градуировкой шкалы практически на любой температурный интервал в пределах допустимых температур применения термометра сопротивления;
+ возможность централизации контроля температуры путем присоединения нескольких взаимозаменяемых термометров сопротивления через переключатель к одному измерительному прибору;
|
|
|
+ высокая автоматизация
Недостатки:
- наличие источника тока для измерения сопротивления, что приводит к выделению теплоты (Джоулево тепло).
- большие размеры чувствительного элемента
Материалы для термометров сопротивления:
Температурный коэффициент удельного электрического сопротивления в общем виде может быть выражен равенством:
Температурный коэффициент электрического сопротивления принято определять от 0 до 100°С
где R0 и R100 — сопротивления образца данного металла, измеренные соответственно при 0 и 100°С.
Известно, что сплавы обладают меньшим значением температурного коэффициента сопротивления. Кроме того, воспроизводимость свойств сплавов далеко недостаточна по сравнению с чистыми металлами. Исследования показывают, что чем чище металл (при отсутствии в нем механических напряжений), тем лучше у него воспроизводимость термометрических свойств и больше значения отношения R100/R0 и а. Поэтому чистые металлы, предназначенные для изготовления взаимозаменяемых ЧЭ термометров сопротивления, должны иметь нормированную и при этом высокую чистоту. Следует указать, что значение R100/R0, так же как и а, являются общепринятыми показателями степени чистоты данного металла и наличия в нем механических напряжений. Для снятия механических напряжений в данном металле применяют определенные режимы отжига. При этом значение отношения R100/R0 , а следовательно, и температурного коэффициента сопротивления образца возрастают до их предельного значения для данного металла.
|
|
|
Чем выше это соотношение, тем чище металл.
Требования к материалам:
1. Высокое удельное сопротивление;
2. высокий температурный коэффициент;
3. Химическая инертность;
4. Легкая технологическая воспроизводимость;
5. Постоянство физических свойств по времени.
6. Желательно линейная зависимость удельного сопротивления от температуры.
Для низкотемпературных измерений чаще всего употребляются: Pt, Cu, Ge, In, а также угольные термометры.
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 69; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!