квадратичная. Нагреватель включают последовательно в разрыв измеряемой цепи, а возникающую термоЭДС подают на вход СОД, при этом шкалу последнего представляют в среднеквадратических значениях измеряемого тока.
Термоэлектрические преобразователи бывают со встроенным миллиамперметром (рисунок 5.5а) и с выходом на СОД, которые разделяются на контактные (рисунок 5.5б), бесконтактные (рисунок 5.5в) и вакуумные (рисунок 5.5г). Термопара состоит из разнородных металлов или сплавов, устойчивых при высоких температурах. Распространены пары хромель-копель, рабочая температура 600 — 800 °С, термоЭДС при 100 °С
—6,95 мВ. В образцовых термопреобразователях применяется пара платина
—платинородий, работающая при температуре 1750 °С; термоЭДС при 100 °С — 0,64 мВ.
Главное достоинство датчиков этого типа – независимость от формы тока.
5.2.5Датчики температуры
Вподавляющем случае в РЭА используются в качестве датчиков температуры термометры сопротивлений. измерениях температур в диапазоне от абсолютного нуля и до 1000 °С. Действие термометров сопротивления основано на том, что электрическое сопротивление металлов изменяется одновременно с изменением температуры. Удельное сопротивление металла определяется по формуле
,
где п− — число свободных электронов в единице объема;
е — заряд электрона; µ− — подвижность электрона, характеризуемая его скоростью в поле,
имеющего напряженность 1 в/см.
-5 -6
Удельное сопротивление металлов достаточно мало: ρ=10 —10 Ом/см, − что объясняется высокой концентрацией электронов, не зависящей от температуры. При высоких температурах ρ зависит от колебаний кристаллической решетки металла, то есть, определяется подвижностью электронов. При изменении температуры подвижность электронов изменяется. Подвижность электронов зависит также от концентрации примесей в металле. Поэтому удельное сопротивление достаточно чистых металлов 1– медь, 2 – платина, 3 – индий можно представить в виде:
ρ=ρо + ρ (Т),
где ρо не зависит от температуры. При понижении температуры до 30 — 40
К сопротивление металлов уменьшается почти линейно, то есть ρ (Т) = kT, а
5
при Т → 0 К оно становится пропорциональным Т . На рисунке 5.6
приведены характеристики некоторых проволочных металлических термометров сопротивления.
Рисунок 5.6
Наиболее часто для термометров сопротивления используется чистая платина. Эти термометры применяются для измерений температур до 20 К. Платина химически инертна и обладает высоким удельным сопротивлением, зависимость от температуры которого линейна до 60 К.
Внастоящее время в промышленности нормализованы только термометры сопротивления из платины и меди:
ТСП — термометр сопротивления платиновый; ТСМ — термометр сопротивления медный.
Взависимости от целей применения медные и платиновые термометры сопротивления выпускаются герметичными и негерметичными.
Промышленные медные термометры сопротивления применимы в диапазоне температур от минус 50 °С до +180 °С. Платиновые термометры
—в диапазоне от минус 200 °С до +500 °С. Термометр сопротивления является самым точным чувствительным элементом из числа применяемых для измерений температур. Он позволяет измерять температуру с точностью до 0,001 °С. Термометр сопротивления обладает наибольшей надежностью при измерениях высоких температур. Основным недостатком этих термометров являются большие габариты, препятствующие применению их при измерениях температур в малых объемах. Для последних обычно используют термисторы.
Полупроводниковые измерители температур (термисторы)
Сопротивление полупроводников, в противоположность металлическим термометрам, увеличивается с понижением температуры. В общем, проводимость его зависит от концентрации и активности дырок и электронов, которые с понижением температуры уменьшаются. На рисунке 5.7 приведены зависимости удельного сопротивления от температуры для платины 2, серебра 1, германия 3 с небольшим количеством примесей, а также для термистора 4. Из приведенных кривых видно, что удельное сопротивление полупроводниковых материалов может возрастать на несколько порядков при даже небольшом понижении температуры. Промышленность в настоящее время выпускает следующие типы