Методика испытания термометра сопротивления

Поверка постоянства градуировочной характеристики имеет целью установить соответствие характеристики термометра стандартной градуировке и определить постоянные коэффициенты в формулах, определяющих зависимость сопротивления данного термометра от температуры (в формулах 3.1 и 3.2). Определив эти коэффициенты, можно произвести переградуировку термометра в случае, если полученные значения R₁₀₀, R₀ и  отличаются от стандартных.

Поверку платинового термометра достаточно произвести по трем точкам: температурам таяния льда, кипения воды и кипения нафталина или серы. Для поверки медного термометра достаточно взять две точки: температура таяния льда и кипения воды.

Для поверки постоянства градуировочной характеристики медного термометра необходимо определить сопротивление его чувствительного элемента при 100 и 0 °С (R₁₀₀ и R₀). Затем вычислить отношение R₁₀₀ / R₀ и сравнить полученные данные величины с номинальными значениями R₀ и R₁₀₀ / R₀, рассчитать коэффициент . Измерение сопротивления термометра при соответствующих температурах производится с помощью цифрового вольтметра универсального В7 - 54 / 3 с относительной погрешностью 0,0035 %. Поверка термометра сопротивления производится с внешней защитной арматурой. Для определения сопротивления термометра при 0°С (R₀) термостат (сосуд Дьюара) заполняют мелко раздробленным льдом или чистым снегом и заливают небольшим количеством дистиллированной воды (при использовании снега - водой заливать не требуется).

Смесь льда с водой уплотняют так, чтобы в ней не было пузырей воздуха. После этого в термостат погружают гильзу с чувствительным элементом термометра. Гильза должна быть окружена со всех сторон слоем льда толщиной не менее 3 см. Лед (или снег) должен плотно прилегать к гильзе в течение всего опыта.

С помощью вольтметра универсального измеряют сопротивление R_{0 .} Измерения сопротивлений производится при установившемся стационарном тепловом режиме не менее 5 раз с интервалом времени 1-2 минуты.

Для определения сопротивления термометра при 100 °С последний опускают в водяной кипятильник (паровой термостат) и выдерживают в насыщенных парах кипящей воды до установления стационарного режима (не менее 20 минут). Термометр должен погружаться в термостат по возможности на большую глубину (50...200 мм). Схема установки изображена на рисунке 3.2.

Температура t_к насыщенных паров кипящей воды при давлении Р находится из соотношения (3.3)

t_к = 100 + 28,012(Р / Р₀ - 1), (3.3)

где Р₀ - номинальное давление (101325,6 Па) при температуре 0°С,

Р - абсолютное давление паров воды в кипятильнике, вычисленное по показаниям манометра у кипятильника Р_изб и барометрическому давлению Р_б, кПа

Р = Р_изб + Р_б

Сопротивление R₁₀₀ вычисляется по формуле

R₁₀₀ = R_tк + _R_tк, (3.4)

где _R_tк - сопротивление термометра при t_к паров кипящей воды;

_R_tк - поправка, вычисляемая с помощью таблицы 3.3.Значение этой поправки соответствует разности температур

t_к = 100 - t_к (3.5)

Определение поправки _R_tк производится следующим образом: допустим, что температура кипения, определенная по формуле (3.3), равна 99,81 °С. Сопротивление медного термометра 50М при этой температуре, определенное с помощью моста, равно R_tк = 71,22 Ом; _t_к = 100 - 99,81 = 0,19 °С. По таблице 3.3 находим 0,1 + 0,09 = 0,19 и 0,022 + 0,0192 = 0,0412, соответственно, R₁₀₀ = 71,22 + 0,0412 = 71,26 Ом.

Таблица 3.3 Вычисления поправки

°С	Медные термометры сопротивления		Платиновые термометры сопротивления
	5ОМ	100М	50П	100П	10П
1	0,22	0,43	0,2	0,38	0,038
2	0,42	0,86	0,38	0,77	0,077
3	0,63	1,28	0,58	1,16	0,116
4	0,85	1,70	0,77	1,54	0,154
5	1,07	2,15	0,97	1,93	0,193
6	1,28	2,56	1,16	2,31	0,231
7	1,49	2,98	1,36	2,70	0,270
8	1,71	3,40	1,6	3,08	0,308
9	1,92	3,83	1,74	3,47	0,347

За результат измерения принимается среднее арифметическое из полученных значений R_tк и R₀. Определив значения R₁₀₀ и R₀, вычисляют отношение R₁₀₀ / R₀ , которое в пределах допуска должно быть равно номинальному значению (таблица 3.1).

Примечание: поправки _R_tк для _t_к, равные десятым и сотым градуса, меньше значений, приведенных в таблице, соответственно в 10 и 100 раз.

Коэффициент  интерполяционной формулы, определяющей зависимость медного термометра от температуры, определяют на основании следующего соотношения

(3.6)

или

, (3.7)

где t_к - температура паров кипящей воды;

R_tк - сопротивление медного термометра при температуре t_к;

R₀, R₁₀₀ - сопротивление термометра при 0 и 100 С.

Определив  по формуле R_t = R₀(1 + t) можно вычислить сопротивление R_t для значений температуры t, кратных 20 С, и составить градуировочную таблицу.

Схема лабораторной установки

Схема лабораторной установки приведена на рисунки 3.2. Она включает:

1 поверяемый термометр сопротивления;

2 сосуд Дьюара;

3 водяной электрокипятильник (паровой термостат - гипсометр);

4 вольтметр универсальный В7 – 54 / 3;

5 соединительные провода.

Рисунок 3.2 Схема установки для определения сопротивления

термометра при кипении воды: 1 – термометр сопротивления, 2 - сосуд Дьюара, 3 – водяной электрокипятильник, 4 – вольтметр универсальный В7 – 54 / 3, 5 - соединительные провода.