Термометр сопротивления
Термо́метр сопротивле́ния — электронный прибор, предназначенный для измерения температуры. Принцип действия основан на зависимости электрического сопротивления металлов, сплавов и полупроводниковых материалов от температуры[1]. При применении полупроводниковых материалов его обычно называют термосопротивле́нием, терморезистором или термистором[2].
Содержание
- 1 Металлический термометр сопротивления
- 2 Термисторы
- 3 Зависимость сопротивления от температуры
- 4 Преимущества термометров сопротивления
- 5 Недостатки термометров сопротивления
- 6 Таблица сопротивлений некоторых термометров сопротивления
- 7 Функция получения значения температуры (C++)
- 8 См. также
- 9 Примечания
Металлический термометр сопротивления
Представляет собой резистор, выполненный из металлической проволоки или плёнки и имеющий известную зависимость электрического сопротивления от температуры. Наиболее распространённый тип термометров сопротивления — платиновые термометры. Это объясняется тем, что платина имеет стабильную и хорошо изученную зависимость сопротивления от температуры и высокую стойкость к окислению, что обеспечивает их высокую воспроизводимость. Эталонные термометры изготавливаются из платины высокой чистоты с температурным коэффициентом 0,003925. В качестве рабочих средств измерений применяются также медные и никелевые термометры. Действующий стандарт на технические требования к рабочим термометрам сопротивления: ГОСТ 6651-2009 (Государственная система обеспечения единства измерений. Термопреобразователи сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний). В стандарте приведены диапазоны, классы допуска, таблицы НСХ и стандартные зависимости сопротивление-температура. Стандарт соответствует международному стандарту МЭК 60751 (2008). В стандарте отказались от нормирования номинальных сопротивлений при нормальных условиях. Начальное сопротивление изготовленного терморезистора может быть любым. Промышленные платиновые термометры сопротивления в большинстве случаев считаются имеющими стандартную зависимость сопротивление-температура (НСХ), что обусловливает погрешность не более 0,1 °C (класс АА при 0 °C). Термометры сопротивления, изготовленные в виде напыленной на подложку плёнки, отличаются повышенной вибропрочностью, но меньшим диапазоном рабочих температур. Максимальный диапазон, в котором установлены классы допуска платиновых термометров для проволочных чувствительных элементов, составляет 660 °C (класс С), для плёночных — 600 °C (класс С).
Термисторы
Термистор — полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого зависит от температуры. Для термисторов характерны большой температурный коэффициент сопротивления, простота устройства, способность работать в различных климатических условиях при значительных механических нагрузках, стабильность характеристик во времени. Они могут иметь весьма малые размеры, что существенно для измерений температуры малых объектов. Обычно термисторы имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления, в отличие от металлов.
Зависимость сопротивления от температуры
Для промышленных платиновых термометров сопротивления используется уравнение Каллендара-Ван Дьюзена (en), с известными коэффициентами, которые установлены экспериментально и нормированы в международном стандарте МЭК 60751(ГОСТ 6651-94):
- <math>R_T = R_0 \left[ 1 + AT + BT^2 + CT^3 (T-100) \right] \; (-200\;{}^{\circ}\mathrm{C} < T < 0\;{}^{\circ}\mathrm{C}),</math>
- <math>R_T = R_0 \left[ 1 + AT + BT^2 \right] \; (0\;{}^{\circ}\mathrm{C} \leq T < 850\;{}^{\circ}\mathrm{C}).</math>
Здесь, <math>R_T</math> сопротивление при <math>T</math> °C, <math>R_0</math> сопротивление при 0 °C, и константы (для платинового сопротивления) -
- <math>A = 3.9083 \times 10^{-3} \; {}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}</math>
- <math>B = -5.775 \times 10^{-7} \; {}^{\circ}\mathrm{C}^{-2}</math>
- <math>C = -4.183 \times 10^{-12} \; {}^{\circ}\mathrm{C}^{-4}.</math>
Поскольку коэффициенты B и C относительно малы, сопротивление растёт почти линейно по мере роста температуры.
Для термометров повышенной точности и эталонных выполняется индивидуальная градуировка в ряде температурных точек и определяются собственные коэффициенты вышеприведенной зависимости[3].
Используется 3 схемы включения датчика в измерительную цепь:
- 2-проводная
В схеме подключения простейшего термометра сопротивления используется два провода. Такая схема используется там, где не требуется высокой точности, так как сопротивление проводов включается в измеренное сопротивление и приводит к появлению дополнительной погрешности. Такая схема не применяется для термометров класса А и АА.
- 3-проводная обеспечивает значительно более точные измерения за счёт того, что появляется возможность измерить в отдельном опыте сопротивление подводящих проводов и учесть их влияние на точность измерения сопротивления датчика.
- 4-проводная — наиболее точная схема, обеспечивает полное исключение влияния подводящих проводов. При этом по двум проводникам подается ток на датчик, два других, в которых ток равен нулю, используются для измерения напряжения на датчике. Недостаток — увеличение объёма используемого материала, стоимости и габаритов сборки. Невозможно использовать в четырехплечем мосте Уитстона.
В промышленности наиболее распространенной является трёхпроводная схема. Для точных и эталонных измерений используется только четырёхпроводная схема.
Преимущества термометров сопротивления
- Высокая точность измерений (обычно лучше ±1 °C), может доходить до 0,13 тысячных °C (0,00013).
- Возможность исключения влияния изменения сопротивления линий связи на результат измерения при использовании 3- или 4-проводной схемы измерений.
- Практически линейная характеристика.
Недостатки термометров сопротивления
- Относительно малый диапазон измерений (по сравнению с термопарами)
- Дороговизна (в сравнении с термопарами из неблагородных металлов, для платиновых термометров сопротивления типа ТСП).
- Требуется дополнительный источник питания для задания тока через датчик.
Таблица сопротивлений некоторых термометров сопротивления
| Температура в °C |
Pt100 | Pt1000 | нем. PTC | нем. NTC | NTC | NTC | NTC | NTC |
| Typ: 404 | Typ: 501 | Typ: 201 | Typ: 101 | Typ: 102 | Typ: 103 | Typ: 104 | Typ: 105 | |
| −50 | 80,31 | 803,1 | 1032 | |||||
| −45 | 82,29 | 822,9 | 1084 | |||||
| −40 | 84,27 | 842,7 | 1135 | 50475 | ||||
| −35 | 86,25 | 862,5 | 1191 | 36405 | ||||
| −30 | 88,22 | 882,2 | 1246 | 26550 | ||||
| −25 | 90,19 | 901,9 | 1306 | 26083 | 19560 | |||
| −20 | 92,16 | 921,6 | 1366 | 19414 | 14560 | |||
| −15 | 94,12 | 941,2 | 1430 | 14596 | 10943 | |||
| −10 | 96,09 | 960,9 | 1493 | 11066 | 8299 | |||
| −5 | 98,04 | 980,4 | 1561 | 31389 | 8466 | |||
| 0 | 100,00 | 1000,0 | 1628 | 23868 | 6536 | |||
| 5 | 101,95 | 1019,5 | 1700 | 18299 | 5078 | |||
| 10 | 103,90 | 1039,0 | 1771 | 14130 | 3986 | |||
| 15 | 105,85 | 1058,5 | 1847 | 10998 | ||||
| 20 | 107,79 | 1077,9 | 1922 | 8618 | ||||
| 25 | 109,73 | 1097,3 | 2000 | 6800 | 15000 | |||
| 30 | 111,67 | 1116,7 | 2080 | 5401 | 11933 | |||
| 35 | 113,61 | 1136,1 | 2162 | 4317 | 9522 | |||
| 40 | 115,54 | 1155,4 | 2244 | 3471 | 7657 | |||
| 45 | 117,47 | 1174,7 | 2330 | 6194 | ||||
| 50 | 119,40 | 1194,0 | 2415 | 5039 | ||||
| 55 | 121,32 | 1213,2 | 2505 | 4299 | 27475 | |||
| 60 | 123,24 | 1232,4 | 2595 | 3756 | 22590 | |||
| 65 | 125,16 | 1251,6 | 2689 | 18668 | ||||
| 70 | 127,07 | 1270,7 | 2782 | 15052 | ||||
| 75 | 128,98 | 1289,8 | 2880 | 12932 | ||||
| 80 | 130,89 | 1308,9 | 2977 | 10837 | ||||
| 85 | 132,80 | 1328,0 | 3079 | 9121 | ||||
| 90 | 134,70 | 1347,0 | 3180 | 7708 | ||||
| 95 | 136,60 | 1366,0 | 3285 | 6539 | ||||
| 100 | 138,50 | 1385,0 | 3390 | |||||
| 105 | 140,39 | 1403,9 | ||||||
| 110 | 142,29 | 1422,9 | ||||||
| 150 | 157,31 | 1573,1 | ||||||
| 200 | 175,84 | 1758,4 |
Функция получения значения температуры (C++)
Приведённый ниже код позволяет получить значение температуры датчика Pt100 или Pt1000 из его текущего сопротивления.
float GetPt100Temperature(float r)
{
float const Pt100[] = { 80.31, 82.29, 84.27, 86.25, 88.22, 90.19, 92.16, 94.12, 96.09, 98.04,
100, 101.95, 103.9, 105.85, 107.79, 109.73, 111.67, 113.61, 115.54, 117.47,
119.4, 121.32, 123.24, 125.16, 127.07, 128.98, 130.89, 132.8, 134.7, 136.6,
138.5, 140.39, 142.29, 157.31, 175.84, 195.84};
int t = -50, i, dt = 0;
if (r > Pt100[i = 0])
while (250 > t) {
dt = (t < 110) ? 5 : (t > 150) ? 50 : 40;
if (r < Pt100[++i])
return t + (r - Pt100[i-1]) * dt / (Pt100[i] - Pt100[i-1]);
t += dt;
};
return t;
}
float GetPt1000Temperature(float r)
{
return GetPt100Temperature(r / 10);
}См. также
- [gostedu.ru/50265.html ГОСТ 6651-2009. Термопреобразователи сопротивления из платины, меди и никеля.]
- Термопара
- Терморезистор
- Биметаллическая пластина
- Манометрический термометр
- Пирометр
- Фоторезистор
Напишите отзыв о статье "Термометр сопротивления"
Примечания
- ↑ [dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/2579/ТЕРМОМЕТР Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.]
- ↑ [dic.academic.ru/dic.nsf/bse/139286/Терморезистор Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.]
- ↑ [www.temperatures.ru/ Temperatures.ru]
Отрывок, характеризующий Термометр сопротивления
– Главе французского правительства, au chef du gouverienement francais, – серьезно и с удовольствием сказал князь Долгоруков. – Не правда ли, что хорошо?– Хорошо, но очень не понравится ему, – заметил Болконский.
– О, и очень! Мой брат знает его: он не раз обедал у него, у теперешнего императора, в Париже и говорил мне, что он не видал более утонченного и хитрого дипломата: знаете, соединение французской ловкости и итальянского актерства? Вы знаете его анекдоты с графом Марковым? Только один граф Марков умел с ним обращаться. Вы знаете историю платка? Это прелесть!
И словоохотливый Долгоруков, обращаясь то к Борису, то к князю Андрею, рассказал, как Бонапарт, желая испытать Маркова, нашего посланника, нарочно уронил перед ним платок и остановился, глядя на него, ожидая, вероятно, услуги от Маркова и как, Марков тотчас же уронил рядом свой платок и поднял свой, не поднимая платка Бонапарта.
– Charmant, [Очаровательно,] – сказал Болконский, – но вот что, князь, я пришел к вам просителем за этого молодого человека. Видите ли что?…
Но князь Андрей не успел докончить, как в комнату вошел адъютант, который звал князя Долгорукова к императору.
– Ах, какая досада! – сказал Долгоруков, поспешно вставая и пожимая руки князя Андрея и Бориса. – Вы знаете, я очень рад сделать всё, что от меня зависит, и для вас и для этого милого молодого человека. – Он еще раз пожал руку Бориса с выражением добродушного, искреннего и оживленного легкомыслия. – Но вы видите… до другого раза!
Бориса волновала мысль о той близости к высшей власти, в которой он в эту минуту чувствовал себя. Он сознавал себя здесь в соприкосновении с теми пружинами, которые руководили всеми теми громадными движениями масс, которых он в своем полку чувствовал себя маленькою, покорною и ничтожной» частью. Они вышли в коридор вслед за князем Долгоруковым и встретили выходившего (из той двери комнаты государя, в которую вошел Долгоруков) невысокого человека в штатском платье, с умным лицом и резкой чертой выставленной вперед челюсти, которая, не портя его, придавала ему особенную живость и изворотливость выражения. Этот невысокий человек кивнул, как своему, Долгорукому и пристально холодным взглядом стал вглядываться в князя Андрея, идя прямо на него и видимо, ожидая, чтобы князь Андрей поклонился ему или дал дорогу. Князь Андрей не сделал ни того, ни другого; в лице его выразилась злоба, и молодой человек, отвернувшись, прошел стороной коридора.
– Кто это? – спросил Борис.
– Это один из самых замечательнейших, но неприятнейших мне людей. Это министр иностранных дел, князь Адам Чарторижский.
– Вот эти люди, – сказал Болконский со вздохом, который он не мог подавить, в то время как они выходили из дворца, – вот эти то люди решают судьбы народов.
На другой день войска выступили в поход, и Борис не успел до самого Аустерлицкого сражения побывать ни у Болконского, ни у Долгорукова и остался еще на время в Измайловском полку.
На заре 16 числа эскадрон Денисова, в котором служил Николай Ростов, и который был в отряде князя Багратиона, двинулся с ночлега в дело, как говорили, и, пройдя около версты позади других колонн, был остановлен на большой дороге. Ростов видел, как мимо его прошли вперед казаки, 1 й и 2 й эскадрон гусар, пехотные батальоны с артиллерией и проехали генералы Багратион и Долгоруков с адъютантами. Весь страх, который он, как и прежде, испытывал перед делом; вся внутренняя борьба, посредством которой он преодолевал этот страх; все его мечтания о том, как он по гусарски отличится в этом деле, – пропали даром. Эскадрон их был оставлен в резерве, и Николай Ростов скучно и тоскливо провел этот день. В 9 м часу утра он услыхал пальбу впереди себя, крики ура, видел привозимых назад раненых (их было немного) и, наконец, видел, как в середине сотни казаков провели целый отряд французских кавалеристов. Очевидно, дело было кончено, и дело было, очевидно небольшое, но счастливое. Проходившие назад солдаты и офицеры рассказывали о блестящей победе, о занятии города Вишау и взятии в плен целого французского эскадрона. День был ясный, солнечный, после сильного ночного заморозка, и веселый блеск осеннего дня совпадал с известием о победе, которое передавали не только рассказы участвовавших в нем, но и радостное выражение лиц солдат, офицеров, генералов и адъютантов, ехавших туда и оттуда мимо Ростова. Тем больнее щемило сердце Николая, напрасно перестрадавшего весь страх, предшествующий сражению, и пробывшего этот веселый день в бездействии.
– Ростов, иди сюда, выпьем с горя! – крикнул Денисов, усевшись на краю дороги перед фляжкой и закуской.
Офицеры собрались кружком, закусывая и разговаривая, около погребца Денисова.
– Вот еще одного ведут! – сказал один из офицеров, указывая на французского пленного драгуна, которого вели пешком два казака.
Один из них вел в поводу взятую у пленного рослую и красивую французскую лошадь.
– Продай лошадь! – крикнул Денисов казаку.
– Изволь, ваше благородие…
Офицеры встали и окружили казаков и пленного француза. Французский драгун был молодой малый, альзасец, говоривший по французски с немецким акцентом. Он задыхался от волнения, лицо его было красно, и, услыхав французский язык, он быстро заговорил с офицерами, обращаясь то к тому, то к другому. Он говорил, что его бы не взяли; что он не виноват в том, что его взяли, а виноват le caporal, который послал его захватить попоны, что он ему говорил, что уже русские там. И ко всякому слову он прибавлял: mais qu'on ne fasse pas de mal a mon petit cheval [Но не обижайте мою лошадку,] и ласкал свою лошадь. Видно было, что он не понимал хорошенько, где он находится. Он то извинялся, что его взяли, то, предполагая перед собою свое начальство, выказывал свою солдатскую исправность и заботливость о службе. Он донес с собой в наш арьергард во всей свежести атмосферу французского войска, которое так чуждо было для нас.
Казаки отдали лошадь за два червонца, и Ростов, теперь, получив деньги, самый богатый из офицеров, купил ее.
– Mais qu'on ne fasse pas de mal a mon petit cheval, – добродушно сказал альзасец Ростову, когда лошадь передана была гусару.
Ростов, улыбаясь, успокоил драгуна и дал ему денег.
– Алё! Алё! – сказал казак, трогая за руку пленного, чтобы он шел дальше.
– Государь! Государь! – вдруг послышалось между гусарами.
Всё побежало, заторопилось, и Ростов увидал сзади по дороге несколько подъезжающих всадников с белыми султанами на шляпах. В одну минуту все были на местах и ждали. Ростов не помнил и не чувствовал, как он добежал до своего места и сел на лошадь. Мгновенно прошло его сожаление о неучастии в деле, его будничное расположение духа в кругу приглядевшихся лиц, мгновенно исчезла всякая мысль о себе: он весь поглощен был чувством счастия, происходящего от близости государя. Он чувствовал себя одною этою близостью вознагражденным за потерю нынешнего дня. Он был счастлив, как любовник, дождавшийся ожидаемого свидания. Не смея оглядываться во фронте и не оглядываясь, он чувствовал восторженным чутьем его приближение. И он чувствовал это не по одному звуку копыт лошадей приближавшейся кавалькады, но он чувствовал это потому, что, по мере приближения, всё светлее, радостнее и значительнее и праздничнее делалось вокруг него. Всё ближе и ближе подвигалось это солнце для Ростова, распространяя вокруг себя лучи кроткого и величественного света, и вот он уже чувствует себя захваченным этими лучами, он слышит его голос – этот ласковый, спокойный, величественный и вместе с тем столь простой голос. Как и должно было быть по чувству Ростова, наступила мертвая тишина, и в этой тишине раздались звуки голоса государя.
– Les huzards de Pavlograd? [Павлоградские гусары?] – вопросительно сказал он.
– La reserve, sire! [Резерв, ваше величество!] – отвечал чей то другой голос, столь человеческий после того нечеловеческого голоса, который сказал: Les huzards de Pavlograd?
Государь поровнялся с Ростовым и остановился. Лицо Александра было еще прекраснее, чем на смотру три дня тому назад. Оно сияло такою веселостью и молодостью, такою невинною молодостью, что напоминало ребяческую четырнадцатилетнюю резвость, и вместе с тем это было всё таки лицо величественного императора. Случайно оглядывая эскадрон, глаза государя встретились с глазами Ростова и не более как на две секунды остановились на них. Понял ли государь, что делалось в душе Ростова (Ростову казалось, что он всё понял), но он посмотрел секунды две своими голубыми глазами в лицо Ростова. (Мягко и кротко лился из них свет.) Потом вдруг он приподнял брови, резким движением ударил левой ногой лошадь и галопом поехал вперед.
