Термометры сопротивления

Термины и определения

Термоэлектрический эффект — это генерация термоэлектродвижущей силы (термо-ЭДС) из-за разницы температур между двумя соединениями разных металлов или сплавов, которые входят в состав одной и той же цепи. Термопара – два проводника из разных материалов, соединенных с одного конца и составляющих часть устройства, использующего термоэлектрический эффект для измерения температуры.

Соединение во время измерения (проверка термопар) — соединение в зависимости от измеряемой температуры. Тестовый спай (свободный конец для термопары) — спай термопары при известной температуре, с которой сравнивается измеренная температура.

Длина монтажной части — для термопар сопротивления и термопар с неподвижным штуцером или фланцем — расстояние от рабочего конца защитной арматуры до опорной плоскости штуцера или фланца; для преобразователей температуры сопротивления и термопар с подвижной скобой или фланцем, а также без скобы или фланца — расстояние от рабочего конца защитной скобы до головки, а при ее отсутствии — до мест оконцевания проволочных жил . Длина внешней части — это расстояние от базовой плоскости до неподвижного фитинга или фланца головки.

Длиной погружной части называют расстояние от рабочего конца защитной арматуры до места возможной эксплуатации при температуре верхнего предела измерения. Диапазон температур измерения – это диапазон температур, в котором осуществляется регулируемая измерительная функция термопреобразователя. Рабочий диапазон представляет собой диапазон температур, измеряемых конкретным термопреобразователем, и находится в пределах диапазона измеряемых температур.

Номинальное значение температуры эксплуатации является наиболее вероятной рабочей температурой, для которой нормируются показатели надежности и долговечности.

Показатель тепловой инерции – это время, необходимое для того, чтобы при введении термометра сопротивления или термопары в среду с постоянной температурой разность температур между средой и любой точкой введенного в нее преобразователя равнялась 0,37 от значения, которое будет в момент наступления нормального теплового режима.

Допуск — максимально допустимое отклонение от номинального значения зависимости сопротивления (сопротивления термопары) или ЭДС (термопары) от температуры, выраженное в градусах Цельсия.

Чувствительный элемент (ЧЭ) — элемент теплового преобразователя, воспринимающий и преобразующий тепловую энергию в другой вид энергии для получения информации о температуре.

Номинальным током резистивного преобразователя температуры является ток, вызывающий изменение сопротивления резистивного преобразователя температуры при 0°С не более чем на 0,1 % от его номинального значения.

Расшифровка аббревиатур

Чтобы не возникало вопросов о том, что такое ТКМ, приведем распечатку этой и других аббревиатур:

• ТСМ – термометр сопротивления (ТС), в чувствительном элементе (ЧЭ) которого используется медная проволока (М).
• ТСП, в платине (платиновая проволока) используется СЭ.
• КТС б — обозначение комплекта из нескольких платиновых ТС., что позволяет проводить многозонные измерения, как правило, такие приборы устанавливаются на входе и выходе системы отопления для установления разности температур.
• ТПТ — технический (Т) платиновый термометр (ПТ).
• КТПТР — комплект приборов ТПТ, буква «П» в конце указывает на то, что может производиться не только измерение разности температур между разными датчиками.
• TSPN — «H» в конце TSV означает, что датчик низкотемпературный.
• НШ – эта аббревиатура означает «номинальная статическая характеристика», что соответствует стандартной функции термостойкости. Достаточно посмотреть таблицу HCX для pt100 или любого другого датчика (например, pt1000, rtd, ntc и так далее), чтобы получить представление о его характеристиках.
• ETS — эталонные приборы, используемые для калибровки датчиков.

Термистор

Как следует из названия, термистор (т.е терморезистор) представляет собой датчик температуры, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры.

Термисторы доступны в двух типах: PTC (положительный температурный коэффициент) и NTC (отрицательный температурный коэффициент). Сопротивление термистора PTC увеличивается с повышением температуры. И наоборот, сопротивление термистора NTC уменьшается с повышением температуры, и этот тип термистора, по-видимому, является наиболее часто используемым типом термистора. См рисунок 1 ниже.

Рисунок 1 – Символы термисторов PTC и NTC

Важно понимать, что зависимость между сопротивлением термистора и его температурой сильно нелинейна. См рис. 2 ниже.

Рисунок 2 – Зависимость сопротивления термистора NTC от температуры

Стандартная формула зависимости сопротивления термистора NTC от температуры определяется следующим образом:

R_T=R_{25C}cdot e^{left{betaleftleft(1/left(T+273right)right)-left(1/298right) верно-верно}}

куда

• R25C — номинальное сопротивление термистора при комнатной температуре (25°C). Это значение обычно указывается в техническом описании;
• β (бета) — постоянная материала термистора в Кельвинах. Это значение обычно указывается в техническом описании;
• T — фактическая температура термистора в градусах Цельсия.

Однако есть два простых метода, используемых для линеаризации поведения термистора, а именно режим сопротивления и режим напряжения.

Режим линеаризации сопротивления

В режиме линеаризации резистора обычный резистор ставится параллельно термистору. Если значение сопротивления равно сопротивлению термистора при комнатной температуре, диапазон линеаризации будет симметричен относительно точки комнатной температуры. См рис. 3 ниже.

Рисунок 3 – Режим линеаризации сопротивления

Режим линеаризации напряжения

В режиме линеаризации напряжения термистор включается последовательно с обычным резистором, образуя делитель напряжения. Этот делитель напряжения должен быть подключен к известному, фиксированному, регулируемому источнику опорного напряжения VREF.

Эта конфигурация приводит к тому, что выходное напряжение относительно линейно зависит от температуры. И, как и в режиме температурной линеаризации, если сопротивление резистора равно сопротивлению термистора при комнатной температуре, диапазон линеаризации будет симметричен относительно точки комнатной температуры. См рис. 4 ниже.

Рисунок 4 – Режим линеаризации напряжения

Калибровки

Настройка с фиксированной точкой используется национальными метрологическими лабораториями для достижения наивысшей точности. Он использует тройную точку, точку замерзания или плавления чистых веществ, таких как вода, цинк, олово и аргон, для создания известной и воспроизводимой температуры.

Эти ячейки позволяют пользователю воспроизвести реальные условия температурной шкалы ITS-90. Калибровка с фиксированной точкой обеспечивает чрезвычайно точную настройку (в пределах ± 0,001 °C). Распространенным методом калибровки промышленных датчиков с фиксированной точкой является ледяная баня. Оборудование дешевое, простое в использовании и может вмещать несколько датчиков одновременно. Ледяная точка обозначена как вторичный стандарт, поскольку точность составляет ±0,005°C (±0,009°F) по сравнению с ±0,001°C (±0,0018°F) для основных фиксированных точек.

Сравнительные калибровки часто используются с вторичными SPRT и промышленными RTD. Откалиброванные термометры сравнивают с настроенными термометрами сопротивления, используя ванну, температура которой постоянно стабильна.

В отличие от калибровки с фиксированной точкой, сравнение можно проводить при любой температуре от -100°C до 500°C (от -148°F до 932°F). Этот метод может быть более экономичным, поскольку с помощью автоматического оборудования можно одновременно калибровать несколько датчиков. Эти хорошо перемешиваемые ванны с электрическим подогревом используют силиконовые масла и расплавленные соли в качестве среды для различных температурных режимов.

Типы термопреобразователей сопротивления

Преобразователь температуры сопротивления преобразует значения температуры в цифровой или аналоговый сигнал. Принцип работы основан на значениях зависимости электрического сопротивления проводников от температуры.

Используя эту зависимость и зная значение для конкретного металла, можно получить показания температуры среды, в которой находится электронный термометр. Комплект такого устройства состоит из термопреобразователя, соединительных проводов, вторичного устройства и источника питания. Наибольшее распространение в промышленности получили термопреобразователи с чувствительным элементом из чистых металлов.

Требования к металлу чувствительного элемента термопреобразователя:

— не окисляется;

— не вступает в химическое взаимодействие с измеряемой средой;

— изменяет сопротивление при изменении температуры по прямой или ровной кривой;

— большой и постоянный коэффициент электрического сопротивления;

— большой показатель удельного сопротивления;

— легкая технология производства.

Этим требованиям полностью отвечают медь и платина.

Медный РДТ

Такой термопреобразователь снабжен чувствительным элементом в виде бескаркасной безиндуктивной обмотки из медного провода. Сама проволока обычно покрыта фторопластовой пленкой, а ее диаметр составляет 0,08 мм. К обмотке припаиваются два провода. Для обеспечения виброустойчивости чувствительного элемента его помещают в металлическую гильзу, которую затем засыпают керамическим порошком. После этого сам рукав запаивается и помещается во внешний защитный пакет.

Платиновый РДТ

Приборы с платиновым чувствительным элементом делятся на эталонные, образцовые и технические. Выпускаются технические приборы для измерения температур в диапазоне от -200 до +650 °С. Чувствительный элемент размещен в герметичной алюминиевой трубке со свободным сечением, заполненной по всей длине чувствительной части оксидом алюминия. Элемент размещен в другом корпусе с приваренным дном, имеющим накидную гайку и головку. Также имеется клеммная колодка с зажимами для проводов, соединяющих термопреобразователь с измерительным блоком.

Оба типа устройств просты и надежны в эксплуатации, поэтому широко применяются в пожаро- и взрывоопасных зонах. Конструкция устройства позволяет вынести чувствительный элемент наружу и заменить датчик без остановки процесса или производства.

Какой термодатчик лучше купить ?

Терморезисторы и термопары являются первичными устройствами и не могут функционировать независимо без вторичных устройств, которые будут собирать данные с термопреобразователя. Поэтому при выборе датчика необходимо убедиться, что выбранный вами датчик подходит как по техническим параметрам (температура, размеры, резьба и так далее) и без проблем согласовывается со вторичным устройством.

Это самая распространенная ошибка при выборе датчика — покупатель проверил все параметры, купил датчик, а устройство, с которым он будет работать, не понимает этот тип датчика. В итоге приходится менять датчик или прибор, а это гарантированная потеря денег и времени.

Если все параметры подобраны правильно, покупка датчика ничем не отличается от покупки другого товара.

Преимущества и недостатки термометров сопротивления

По сравнению с термопарой можно отметить следующие недостатки ТС:

• высокая цена;
• обязательное использование внешнего источника стабилизированного питания;
• ограниченная рабочая зона.

Преимущества:

• линейный график измеряемых параметров;
• точность;
• правильная компенсация искажений от соединительных кабелей.

Выбор подходящего датчика организуется на основе подготовленных критериев. Помимо основных технических параметров, в них указываются допустимые габариты и условия эксплуатации. Для продления срока службы необходимы регулярные проверки состояния термического сопротивления и других компонентов измерительной цепи.

Читайте также: Электросиловые установки. Синхронный генератор: устройство, виды и применение

Термопреобразователи сопротивления, основные технические характеристики

Тип автомобиля	Класс допуска	Допустимое отклонение сопротивления от номинального значения при 0°С, %	Значение W100	Диапазон измеряемых температур, °С	Предел допускаемого отклонения сопротивления от НСХ, °С
Считается	Наименьший разрешенный
Платина (TSP)	НО	0,05	1,3850 1,3910	1,3845 1.3905	-220…+850	±(0,15 + 0,002 |t|)
НА	0,1	1,3850 1,3910	1384 1390	-220…+1100	±(0,3 + 0,005 |t|)
ИЗ	0,2	1,3850 1,3910	1,3835 1,3995	-100…+300	±(0,6 + 0,008 |t|)
Медь (ТКМ)	НО	0,05	1,4260 1,4280	1,4255 1,4275	-50…+120	±(0,15 + 0,002 |t|)
НА	0,1	1,4260 1,4280	1,4250 1.4270	-200…+200	±(0,25 + 0,0035 |t|)
ИЗ	0,2	1,4260 1,4280	1.4240 1,4260	-200…+200	±(0,5 + 0,0065 |t|)

Разновидности устройств

Платина. Датчики температуры этого типа являются одними из самых распространенных. Применяются для измерения температурных показателей в диапазоне от -196 до +660°С. Среди основных достоинств платиновых термопреобразователей (ПТП) — высокий коэффициент точности, стабильность рабочих параметров и значительная воспроизводимость. Одним из основных недостатков ТСП является их высокая стоимость.

Цена на такие устройства увеличивается из-за наличия в составе драгоценного металла, но современные технологии производства позволяют снизить количество. Это, в свою очередь, позволяет снизить конечную стоимость. РДТ широко используются в системах измерения температуры различных сред: воды, пара, газа, сыпучих материалов и др.

Медь. Основными преимуществами таких термопреобразователей ТСМ являются приемлемая стоимость и характеристика термостойкости, близкая к линейной. В то же время довольно небольшой диапазон измеряемых температур и низкое удельное сопротивление делают область применения приборов достаточно узкой. Термометры ТКМ используются исключительно для измерения температурных параметров газообразных сред. Различные типы таких устройств используются в промышленных отраслях, жилищно-коммунальном хозяйстве и так далее.

Никель (ТСН). Термопреобразователи этого типа имеют самые высокие предельно допустимые отклонения, а также обладают хорошей проводимостью. Еще одним преимуществом является их высокий уровень выходного сигнала. В настоящее время никелевые модификации все чаще вытесняются термометрами сопротивления ТКМ. Медные аналоги имеют более выгодную стоимость.

Платиновые измерители температуры

Учитывая распространенность металлических датчиков, имеет смысл дать краткую характеристику этих устройств, чтобы наглядно показать сравнительные характеристики разных типов, функций, а также описать область применения.

В соответствии со стандартами ГОСТ 6651 2009 и МЭК 60751 для рабочих агрегатов данного типа значение температурного коэффициента должно быть 0,00385°С-1, для эталонных агрегатов — 0,03925°С-1. Диапазон измеряемых температур: от -196,0°С до 600,0°С. К несомненным достоинствам можно отнести высокий коэффициент точности, близкую к линейной характеристику «Температуростойкость», стабильные параметры.

Недостатком является то, что наличие драгоценных металлов удорожает конструкцию. Следует отметить, что современные технологии позволяют свести к минимуму содержание этого металла, что дает возможность снизить себестоимость продукции.

Основная область применения – температурный контроль различных технологических процессов. Например, такое устройство можно установить в трубопроводе, где плотность рабочей среды сильно зависит от температуры. При этом показания вихретокового измерителя корректируются информацией о температуре рабочей среды.

Датчик термопреобразователя TSP 5071 производства Элемер

Термопары, основные технические характеристики

Тип термопары	Класс допуска	Диапазон измеряемых температур, °С	Предел допускаемого отклонения от НСХ, °С
Хромель-копель HK (L)	2	-40…+300 +300…+800	±2,5 ±0,0075 |t|
3	-200…-100 -100…+100	±0,015 |t| ±2,5
Хромель-алюмель ХА (К)	один	-40…+375 +375…+1000	±1,5 ±0,004|t|
2	-40…+333 +333…+1200	±2,5 ±0,0075 |t|
3	-200…-167 -167…+40	±2,5 ±0,0075 |t|

Термопара хром-алюмель ХА(К) имеет практически прямую термоэлектрическую характеристику. Термоэлектроды изготавливаются из сплавов на основе никеля. Хромель (НХ9.5) содержит 9…10 % Cr; 0,6…1,2%Со; алюмель (НМЦАА) — 1,6…2,4 % Al, 0,85…1,5 % Si, 1,8…2,7 % Mn, 0,6…1,2 %Co. Алюмель легче и слабо притягивается к магниту; этим он отличается от более темного отожженного совершенно немагнитного хромеля. Из-за высокого содержания никеля хром и алюмель превосходят другие неблагородные металлы по стойкости к окислению. Учитывая почти линейную зависимость термо-ЭДС хромоалюмелевой термопары от температуры в диапазоне 0…1000°С, ее часто используют в регуляторах температуры.

Хромель-копелевая термопара XK(L) имеет более высокую термоЭДС, чем термопара XA(K), но уступает по термостойкости и линейности характеристики. Копель (МНМц 43-0,5) — серебристо-белый сплав на основе меди, содержащий 42,5-44,0 % (Ni + Co), 0,1-1,0 % Mn. Даже в сухой атмосфере при комнатной температуре на поверхности быстро образуется оксидная пленка, которая затем удовлетворительно защищает сплав от дальнейшего окисления.

Номинальные статические свойства термопар приведены в ГОСТ Р 8.585-2001.

Класс допуска

Класс допуска не следует путать с термином класс точности. С помощью термометра мы не измеряем и не видим результат измерения напрямую, а передаем значение сопротивления, соответствующее фактической температуре, на барьеры или вторичные устройства. Поэтому было введено новое понятие.

Класс допуска – это разница между фактической температурой тела и температурой, полученной при измерении.

Различают 4 класса точности ТС (от самых точных до приборов с большей погрешностью):

• • АА;
  • НО;

<li>Б;

• ИЗ.

Вот фрагмент таблицы классов допусков, полную версию можно посмотреть в ГОСТ 6651-2009.

Класс точности Допуск, °С Температурный диапазон, °С

		Медь ТС	Платиновый ТС	Никель ТС
АА	±(0,1 + 0,0017 |t|)	–	от -50 °С до +250 °С	–
НО	±(0,15+0,002 |t|)	от -50 °С до +120 °С	от -100 °С до +450 °С	–
НА	±(0,3 + 0,005 |t|)	от -50 °С до +200 °С	от -195 °С до +650 °С	–
ИЗ	±(0,6 + 0,01 |t|)	от -180 °С до +200 °С	от -195 °С до +650 °С	От -60 °С до +180 °С

Терморезистор

Термистор представляет собой полупроводниковый прибор, работающий по принципу переменного сопротивления.
При изменении температуры его внутреннее сопротивление изменяется в зависимости от выбранного типа датчика. Существует два типа этого электрического полупроводника:

• Термистор NTC (сопротивление уменьшается при повышении температуры);
• Термистор PTC (сопротивление увеличивается с температурой).

Из функций датчика можно выделить точность измеряемой температуры. Погрешность термистора составляет всего 0,05 градуса Цельсия.
Диапазон измерения: от -50° до +300° на любом интервале измерения.
Недостатки датчика:

• при повышении температуры срок службы уменьшается. Производитель предоставляет гарантию до 1000 часов работы;
• точное показание требует калибровки с эталонным измерителем.

Подведение итогов

Точность показаний температуры конечно выше у термисторных датчиков, но термопары имеют большой диапазон измерения. Материал, из которого изготовлен термистор, со временем разрушается, а термопары служат гораздо дольше.

Методы определения температуры для датчиков разные. Для каждого типа необходимо свое устройство или контроллер, позволяющий управлять показаниями.

Основным критерием выбора можно считать диапазон измерения. Если температура превышает порог в 300 градусов, следует использовать термопару. В противном случае нет смысла переплачивать, можно обойтись недорогими терморезисторами, так как термопара на порядок дороже.

Принцип работы термопреобразователей сопротивления

Термопреобразователи сопротивления являются более сложными устройствами, чем простые резисторы. Принцип их работы основан на изменении электрического сопротивления полупроводниковых материалов или металлов/сплавов под влиянием температуры окружающей среды. Для промышленных агрегатов выведены номинальные статические свойства, на которые ориентируются производители.

На примере ТСП типовые схемы подключения выглядят так:

Схемы внутренней проводки	2 провода	3-лидер	4 провода
Сенсорный элемент
Два элемента чувств			Читайте также: Применение инвертора ELHART EMD-MINI в системах поддержания давления

2-х проводная схема.

Силовой и информационный сигнал имеют общую точку. Поэтому есть небольшая погрешность из-за влияния сопротивления проводов.

3-х проводная схема.

Токовый вход отдельный, но один из измерительных проводов имеет общую точку с минусом питания.

4-проводная схема.

Вход питания и измерительные провода отделены друг от друга. Такое расположение обеспечивает наилучшую точность захвата сигнала.

• Термоконт Т
• Инноконт ТС

Схемы включения

Рабочий конец термопары погружают в среду, температуру которой необходимо измерить. Свободные концы подключаются к вторичному блоку. Если температура свободных концов постоянна и известна, то соединение можно выполнить медным проводом, а если она непостоянна и неизвестна, то специальными удлинителями (компенсация). В качестве последних используются две проволоки из разных материалов.

Провода выбираются так, чтобы при их сопряжении друг с другом они обладали такими же термоэлектрическими свойствами, как и рабочая термопара. При подключении к термопаре компенсационные провода удлиняют ее и позволяют провести холодный спай к счетчику.

Выбор наиболее подходящего типа датчика

При выборе того, какой тип датчика лучше всего подходит для конкретного процесса и задачи, следует заранее задать несколько основных вопросов. Ответив на них, вы получите ценную информацию.

Каков диапазон измеряемых температур?

При выборе датчика очень важно правильно определить температурный диапазон. Если температура превысит +850 °C, необходимо использовать термопару. При температурах ниже +850 °C можно выбрать как TC, так и TC. Кроме того, не следует забывать, что проволочные ТС имеют более широкий диапазон измерения температуры, чем тонкопленочные ТС (рис. 2).

Рис. 2. Зоны измерения температуры с различными типами датчиков температуры

Какова требуемая точность измерения датчика?

определение требуемого уровня точности является еще одним важным фактором при выборе датчика. Как правило, ТС более точны, чем ТПЧ, а проволочные ТС более точны, чем тонкопленочные ТС. При условии, что на выбор одной из двух технологий не влияют другие факторы, это правило помогает выбрать наиболее точный датчик.

Вызывает ли опасения вибрация, возникающая в ходе процесса обработки?

Уровень вибрации в процессе также необходимо учитывать при выборе датчика. ТП обладают самой высокой виброустойчивостью из всех существующих технологий измерения температуры.

Существуют различные типы термопар, определяемые комбинацией проводов, используемых в них. Большинство типов ТП можно использовать для измерения более высоких температур, чем ТП.

Если достоверно известно, что в процессе возникает сильная вибрация, использование ТП позволит добиться максимальной достоверности измерения температуры. Тонкопленочные РДТ также устойчивы к вибрации; однако они не обладают достаточной силой. Использование проволочных РДТ в условиях высокой вибрации исключено.

Резистивные датчики температуры (RTD)

Термометры сопротивления, также известные как термометры сопротивления, пожалуй, самые простые для понимания датчики температуры. Термометры сопротивления аналогичны термисторам тем, что их сопротивление изменяется в зависимости от температуры. Но вместо использования специального материала, чувствительного к изменениям температуры (как в термисторах), в РДТ используется катушка из проволоки, намотанной на керамический или стеклянный сердечник.

Провод в RTD изготовлен из чистого материала, обычно из платины, никеля или меди, и этот материал имеет точное отношение сопротивления к температуре, которое используется для определения измеряемой температуры.

Советы при выборе и монтаже термометров сопротивления

Есть прописные истины, которыми следует руководствоваться при выборе подходящего датчика температуры. Конечно, в первую очередь необходимо обратить внимание на диапазон измерения и точность. Во-вторых, надо решить вопрос основной конструкции: в клеммной головке, или с кабельным отводом. Датчики с кабельным выводом менее инерционны. Они уже полностью готовы к подключению к вторичному устройству.

Но вышеперечисленные достоинства являются и их недостатками. Миниатюрный корпус – отсюда небольшой размер датчика и малый ток измерения. Проводной кабель обеспечивает меньшую защиту от воды, чем датчики в клеммной головке. Эти датчики, очевидно, дороже из-за высокой стоимости используемого высокотемпературного кабеля.

Они менее надежны при механическом воздействии, опять же из-за наличия троса. С термистором в клеммной головке нет необходимости использовать высокотемпературный кабель. Минус этих датчиков в одном — общие габариты, которые в некоторых случаях важны.

При монтаже датчика температуры необходимо максимально увеличить его тепловой контакт с контролируемой средой и одновременно уменьшить отток тепла от места подключения. Необходимо помнить, что чувствительный элемент имеет конечную длину, поэтому глубина погружения датчика должна быть как минимум на несколько диаметров зонда больше длины ЧЭ.

При монтаже датчиков поверхностного контроля очень важно предварительно смазать место соединения каким-либо вязким веществом. Также важно обеспечить тепловой контакт между кабелем и контролируемым объектом, чтобы минимизировать отвод тепла от ЧЭ датчика по кабелю. Еще лучше, если и датчик, и питающий кабель будут покрыты хорошим теплоизолятором, например пенополиуретаном или пенополиэтиленом.

Датчики температуры воздуха лучше устанавливать в тех местах помещения, которые наиболее важны для контроля. При плохой конвекции воздуха в помещении температурный градиент может составлять до 5 градусов и более.
Для экспресс-контроля температуры поверхности греющая способность датчика должна быть минимальной.

Дело в том, что самое большое зло в контактном методе измерения температуры поверхности заключается в том, что датчик снижает температуру поверхности в месте установки. Процесс восстановления исходной температуры может занять очень много времени, что часто приводит к неверным результатам и выводам. Примером может служить ситуация «занижения» показаний медицинских электронных термометров.

Удлинительные провода

Стандартные удлинители маркируются. При подключении этих проводов к цепи термопары необходимо соблюдать полярность, иначе при измерениях возникает погрешность, равная удвоенной погрешности, которую пытались устранить с помощью удлинительных проводов. Промышленность выпускает удлинители в виде комплектного (двухжильного) кабеля с жилами разного цвета.

Многоточечные термоэлектрические преобразователи

Иногда приходится измерять t° одновременно в разных точках. Термопара многоточечного типа решает эту проблему. Такие датчики фиксируют данные вдоль оси преобразователя. Для стандартных, бытовых задач такие изделия встречаются редко – их используют в химической, нефтехимической промышленности, где необходимо исследовать, как распределяется температура в резервуарах, реакторах и т д. Количество точек может достигать 60. Такая термопара не требует сложного обслуживания, в установке используется одна капсула и один ввод.

Другие варианты по конструкции

Различные дизайнерские решения представлены ниже:

Ниже представлены несколько вариантов термопреобразователей с кабельными выводами:

Советы по выбору и применению термопар

Для эксплуатации в диапазоне до +200⁰С лучше использовать платиновые или медные терморезисторы. При контроле температуры очень маленького объекта с малой теплоемкостью можно использовать медно-константановую термопару, которая замечательна тем, что очень легко сваривается по поверхности раствора медного купороса, имеет высочайшую чувствительность и очень бюджетный.

Для диапазона до +800⁰С в России применяют хромель-копелевую термопару ХК(Л). Эти термопары имеют очень высокую чувствительность в широком диапазоне от -200⁰С. В других странах этот тип термопары не используется. Наиболее популярными в промышленности являются хромоалюмелевые термопары ХА(К).

Теоретический диапазон их использования от -200 до +1300⁰С. Термопары типа К отличаются хорошей линейностью от 0 до 1000 °C. В реальности термопары работают с максимальной температурой до 1100⁰С. Так как термоэлектродные проволоки при высокой температуре от +800⁰С начинают активно окисляться, единственный способ увеличить срок службы термопары и рабочую температуру — увеличить диаметр термоэлектродных проволок до 2…3 мм.

При температуре выше 800⁰С нержавеющая сталь в корпусе заменяется специальной жаропрочной сталью или керамикой.
Для измерения температуры до +1700°С применяют термопары из драгоценных металлов платиновой группы. Они характеризуются высокой стабильностью параметров, но имеют крайне низкую чувствительность при низких температурах и очень высокую стоимость.

Термопары с самой высокой температурой — вольфрам-рениевые. Но они не могут работать в окислительной атмосфере при температурах уже выше 500⁰С. Оболочка этих датчиков должна быть заполнена инертным газом. Поскольку создать герметичный корпус для высоких температур проблематично, через внутреннюю полость этих термопар постоянно пропускают инертный газ для непрерывной работы.

Для контроля температуры поверхности или воздуха лучше использовать гибкую термопару без защитного кожуха. Для контроля поверхности необходимо обеспечить хороший тепловой контакт с поверхностью не только рабочего конца термопары, но и термоэлектродов на расстоянии не менее 50 мм для уменьшения отвода тепла от контрольной точки. При использовании термопары при высокой температуре в окислительной или агрессивной атмосфере может наблюдаться деградация параметров, связанная с окислением и изменением химического состава термоэлектродов.

Необходимо периодически контролировать качество термопары, хотя бы по сопротивлению постоянному току. Для использования в экстремальных условиях в течение непродолжительного времени существуют одноразовые ТП и кратковременные ТП.