Термометр сопротивления

Термометры сопротивления (Resistance Temperature Detector (RTD))  — прибор для измерения температуры, принцип действия которого основан на изменении электрического сопротивления чистых металлов, сплавов и полупроводников с температурой (на увеличении сопротивления R с повышением температуры Т у металлов и обратная зависимость R от Т у полупроводников) .

Обеспечивают высокую точность, хорошие линейность, стабильность и повторяемость характеристик. Основные недостатки — возможное значительное влияние (на результат измерения) сопротивления проводников линии связи, необходимость дополнительного источника питания (напряжения или тока). Кроме того, возможен саморазогрев термометров сопротивления от протекающего по нему тока, что может привести к дополнительным погрешностям.

Приборы и преобразователи на основе металлических термометров сопротивления используют зависимость электрического сопротивления металлов R_T от температуры Θ. У чистых металлов эта зависимость практически линейна и количественно выражается следующим образом:

R_T=R_O(1+αΘ),

где R_O — сопротивление при температуре 0 °С; α — температурный коэффициент сопротивления.

Температурный коэффициент сопротивления α, 1/°С, определяется по формуле

α=(ΔR/R)/ΔΘ,

где ΔR/R — относительное изменение сопротивления датчика при изменении температуры ΔΘ.

Этот коэффициент можно задать иначе, %/°С:

α=(ΔR*100/R)/ΔΘ

Значения температурного коэффициента сопротивления α у современных термометров сопротивления лежат в диапазоне 0.003...0.006 1/°С, что соответствует приращению сопротивления примерно на 0.3...0.6% от исходного (номинального) значения (при 0 °С) при увеличении температуры на 1 °С.

Наиболее часто используемые материалы: медь (для диапазона температур -50...+200 °С) и платина (для диапазона -250...1000 °С). Номинальные значения сопротивления термометра сопротивления определяются конструкцией и материалом датчика, конкретной градуировкой и лежат в диапазоне 10...1000 Ом (при 0°С или при комнатной температуре).

Медные термометры сопротивления выпускаются с различными номинальными значе­ниями сопротивления: 25... 1000 Ом.
Платиновые термометры сопротивления довольно широко распространены в различных технических измерениях. Они изготовляются из чистой платины (99,99%). Чаще всего используются термометры с номинальным сопротивлением 100 Ом (Pt 100) при 0°С, хотя существуют и с другими значениями номинального сопротивления: 25, 500, 1000 Ом. Номинальные значения токов, протекающих по термометру сопротивления, обычно таковы: 1 мА (для Pt 100) и 0.1 мА (для Pt 1000). Температурный коэффициент сопротивления α платиновых (Pt 100) трмометров имеет два значения: по европейской версии α_е = 0,00385 Ом/Ом/°С и по американской версии α_a = 0,00392 Ом/Ом/°С.

Конструктивно термометры сопротивления состоят из собственно чувствительного элемента, защитного кожуха (чехла) и элементов крепления. Чувствительный элемент представляет собой намотку из тонкой изолированной проволоки (диаметром доли миллиметра) на диэлектрическом каркасе (стержне), выполненном из слюды, керамики или стекла. Существуют также термометры фольгового (тонкопленочного — Thin Film Detector — TFD) исполнения, обеспечивающего минимальную тепловую инерционноегь датчика. Фольговые (пленочные) ТС имеют в 5...10 раз меньшее значение времени реакции (отклика), чем у проволочных термометров сопротивления, что чрезвычайно важно при работе с миниатюрными объектами в динамических измерениях при быстроменяющихся температурах.

Используемая литература:
1. Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.
2. В.А. Панфилов. «Электрические измерения», 3-е издание.