Металлические термосопротивления

Термометром сопротивления называется прибор, в основе которого лежит терморезистор – резистор, активное сопротивление которого меняется при изменении температуры. Подобная зависимость характерна для большого количества материалов, но эксплуатационным требованиям отвечает лишь ряд металлов, полупроводников и электролитов.

Принцип действия металлического термометра сопротивления основан на измерении калиброванного платинового (Pt), никелевого (Ni) или медного (Cu) сопротивления. Металлические датчики температуры обладают положительным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), так как с ростом температуры сопротивление металла растет:

(1)

где R₀ – сопротивление при 0°C (т.е. при 273 K),

R₁ – сопротивление при температуре T₁,

α – температурный коэффициент.

Такая линейная зависимость сопротивления от температуры обычно характерна для достаточно узкого диапазона температур (несколько сотен градусов), для более широкого диапазона зависимость является, как правило, нелинейной функцией.

В промышленности принято использовать разные зависимости для высоких и низких температур. Так для платины в диапазоне -200…0°C зависимость будет иметь вид:

А в диапазоне -0…630°C эта зависимость становится следующей:

Для платины α = 3,9•10^-3 К^-1, сопротивление при 0°C в большинстве случаев выбирается равным R₀ = 100 Ом. Такие измерительные резисторы обозначаются Pt-100. В тонкопленочном исполнении платиновый термометр сопротивления состоит из тонкой (0,6 мм) керамической подложки, на которую методом катодного высокочастотного распыления напыляется слой платины толщиной около 2 мкм. В напыленном слое лазером выжигают орнамент в форме и проводят тонкую доводку так, чтобы сопротивление Pt стало равным 100 Ом. Затем методом термокомпрессионной сварки изготовляют контактные выводы. Для защиты платинового слоя его еще раз покрывают керамическим изолирующим слоем толщиной 10 мкм. Металлические термометры сопротивления могут измерять температуру в диапазоне от -260 до 1100°C.

Внешний вид платинового термосопротивления, используемого в данной работе, приведен на рис.2

Рис.2. Платиновое термосопротивление Pt-100

В случаях, когда не требуется высокая точность измерения, чувствительные элементы термосопротивления изготавливаются не из дорогой платины, а из других чистых металлов (медь, никель). Для измерения сверхнизких температур чувствительные элементы изготовляются главным образом из сплавов и полупроводников.