Терморезисторы.

Терморезистором называется измерительный преобразователь, активное сопротивление которого изменяется при изменении температуры.

Большинство химически чистых металлов обладает положительным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС). К таким материалам в первую очередь относится платина, но может быть и медь.

Сопротивление платиновых терморезисторов в диапазоне температур от 0 до +650°С выражается соотношением:

Rτ=Ro(1+AT+BT2),

Где Ro—сопротивление при 0°С;

А=3,9684*10-3 /К;

В=-5,847*10-7/К2,

В интервале от 0 до 200 °С зависимость имеет вид:

Rт=Ro(1+AT+BТ2+C(T-100)3,

Где С=-4,22*10-12/К3.

При расчете сопротивлений медных проводников в диапазоне от  -50 до +180°С можно пользоваться формулой:

Rт=Ro(1+αT), где α=4,26*10-3 К.

Если для медного терморезистора требуется определить сопротивление Rт2 (при температуре Т2) по известному сопротивлению Rт1(при температуре Т1), то следует пользоваться формулой:

Конструктивно металлические терморезисторы изготавливаются в виде плоского или цилиндрического каркаса с бифилярной намоткой проволоки, с выводами и называются термометры сопротивления.

Полупроводниковые терморезисторы отличаются от металлических меньшими габаритами и большими значениями ТКС. Их ТКС отрицателен и пропорционален:

α=В/Т2.

Температурная зависимость ПТР описывается формулой

где Т - абсолютная температура;

      А-коэффициент с размерностью сопротивления;

      В- коэффициент с размерностью температуры.

Если для ПТР не известны коэффициенты А и В, но известны Т1 и Т2, то величину сопротивления и коэффициент В можно определить из

;

ПТР(термисторы) имеют более высокую чувствительность, малые габариты, большое сопротивление R0, но-нелинейную функцию преобразования, большой разброс их параметров, свойство стареть, т.е. менять параметры.

Терморезисторы сопротивления чаще всего включается в мостовые измерительные цепи (рис.19).

рис.19

На рис. 19 резисторы R1, R2, R3, Rт образуют мост; r1, r2, r3-сопротивление соединенных проводников. Если длина r3 и r2 значительная (несколько метров), то может возникнуть погрешность от температурного изменения этой линии, т.к. она включена последовательно с Rт. Например, сопротивление r3 и r2 порядка 5 Ом, а Rт=53 Ом, то изменение температуры линии на 10ºC приведет к изменению показания прибора на 1ºC. Для уменьшения погрешности применяют трехпроводную линию. При этом термометр подключается к мостовой цепи так, чтобы два провода линии  r2 и r3 вошли в разные плечи моста, а третий r1оказался подключенным последовательно с источником питания.

         При применении высокоомных термометров (например, полупроводниковых), когда их сопротивление много больше линии, этой погрешностью можно пренебречь.

         По величине сопротивлений при 0ºС (R0) промышленные платиновые термометры изготавливаются трех типов: с R0= 10 Ом, R0= 50 Ом и R0= 100 Ом и охватывают диапазон измеряемых температур от -200ºС до +600ºС. Медные термометры выпускаются с R0= 50 Ом и R0= 100 и измеряют температуру от  -50ºС до +180ºС.

         Генераторные термоэлектрические преобразователи представляют собой особую разновидность пьезоэлектрических кристаллов и отличаются от пьезоэлектриков тем, что их ячейка имеет несколько взаимно неуравновешенных полярных направлений. Благодаря этому указанная группа кристаллов поляризуется при всестороннем  гидростатическом давлении  или тепловом расширении. Этот класс преобразователей в сочетании с электронными усилителями очень чувствителен к тепловым полям.

         Применяются тепловые преобразователи и для измерения других физических величин: скорости потока жидкостей или газов (термоанемометры); анализа состава и плотности газов (газоанализаторы); давления или разряжения газов (вакуумметры); механических перемещений.

         Основные недостатки подобных преобразователей – их инерционность и зависимость чувствительности от параметров окружающей среды: температура, давления, влажность.