Резистивный детектор температуры

Термоэлементы

Первый термоэлемент был создан в 1887 году французским ученым Ле Шателье. В термоэлементе две точки контакта А и В соединены дву­мя параллельными проводами, выполненными из разных металлов (например, алюминий и медь). Таким образом создается замкнутая цепь (рис. 2.6).

До тех пор пока температуры в точках А и В одинаковы, ток в цепи не проте­кает. Если температуры в точках А и В отличаются, то по цепи начинает проте­кать электрический ток. Это явление называется термоэлектрическим эффек­том или эффектом Сибека, по имени открывшего его в 1821 году исследователя. Эта так называемая термоэлектродвижущая сила увеличивает­ся как функция разности температур. Возникающее напряжение лежит в пре­делах нескольких милливольт, что требует применения дополнительной очень чувствительной — и поэтому сравнительно дорогостоящей — электронной из­мерительной аппаратуры. Из-за низкого уровня сигнала следует тщательно выбирать процедуру передачи и соединительные провода. Необходимо иметь в виду, что термоэлемент измеряет разность температур, а не ее абсолютное значение, поэтому температура одного из контактов должна быть известна с высокой точностью. Для различных температурных диапазонов используют­ся разные сочетания металлов. Термоэлементы весьма надежны и недороги, имеют малую теплоемкость и способны работать в широком диапазоне температур.

Резистивный детектор температуры

Резистивные детекторы температурыобычно выполняются из платиновой проволоки. Сопротивление R явля­ется практически линейной функцией температуры Т(°С) при опорном значе­нии Т₀ = 0 °С. Отношение сопротивления R при температуре Т к сопротивле­нию R₀ при опорной температуре Т₀ можно выразить как

где а — это температурный коэффициент сопротивления; b — положительная или отрицательная постоянная.

Датчики типа РДТ имеют весьма низкую чувствительность, и любой ток,

i используемый для определения изменения сопротивления, будет нагревать датчик, изменяя его показания на величину, пропорциональную i². Выходное сопротивление чаще всего измеряется мостовыми схемами. На (рис. 2.7.) приведена температурная характеристика РДТ

Термистор

Термистор, т. е. температурно-зависимый резистор, изготавли­вается из полупроводникового материала, имеющего отрицательный температурный коэффициент и высокую чувствительность. Его сопротивление нели­нейно зависит от температуры

где Т — температура в градусах Кельвина,

R₀— сопротивление при опорной температуре Т₀ (обычно 298 К, т. е. 25 °С ),

— постоянная (обычно 3000-5000 К).

Наклон кривой R-T (рис. 2.7.) соответствует температурному коэф­фициенту а, который, в свою очередь, является функцией температуры

Значение коэффициента а обычно лежит в диапазоне от -0.03 до -0.06 К~¹ при 25 'С (298 К).

Из-за конечного сопротивления термистора при протекании по нему тока выделяется тепло. Энергия, выделяемая в термисторе при 25 ^о С, имеет обычно порядок 0.002 мВт. При постоянной рассеяния около 1 мВт/°С температура датчика будет повышаться на 1 °С (на воздухе) на каждый милливатт рассеи­ваемой мощности.

Термистор не является точным датчиком температуры. Однако, благодаря своей чувствительности, он используется для измерений малых отклонений температуры. Это устройство довольно надежно как механически, так и электрически. Нелинейное выходное напряжение термистора должно быть преобразовано в линейную зависимость от температуры. Это можно сделать с помо­щью аналогового устройства или программным способом. Программными средствами можно непосредственно задать градуировочную таблицу или функ­цию, обратную характеристике термистора. Линейность характеристики можно получить, присоединив к термистору несложные электронные устройства. Термисторы применяются для измерения температур вплоть до 500 – 600 ^о С.