Медь и изготовляемые из нее термометры сопротивления

К достоинствам меди, как материала, применяемого для изготовления чувствительных элементов технических термометров сопротивления типа ТСМ, следует отнести дешевизну, простоту получения тонкой проволоки в различной изоляции, возможность получения проводниковой меди высокой чистоты. Температурный коэффициент электрического сопротивления проводниковой меди лежит в пределах от 4,2·10^-³ до 4,27·10^-³ °С^-¹.

Зависимость электрического сопротивления меди от температуры в широком интервале температур подчиняется уравнению

R_t = R₀(l +αt), (3.1)

где R_t и R₀ – сопротивления данного образца меди (чувствительного элемента медного термометра) соответственно при температуре t и 0°С; α – температурный коэффициент электрического сопротивления, характерный для данного образца медной проволоки, из которого изготовлен ЧЭ термометра.

Температурный коэффициент сопротивления α определяют из значений сопротивлений R₀ и R_t чувствительного элемента медного термометра, измеренных соответственно при точке таяния льда и температуре кипения воды. Медная проволока, применяемая для изготовления чувствительных элементов медных термометров ТСМ, имеет температурный коэффициент сопротивления α = 4,26·10^-3 °С^-1.

Линейный характер зависимости сопротивления меди от температуры является ее достоинством. К числу недостатков меди следует отнести малое удельное сопротивление (ρ=1,7·10^-8Ом·м) и интенсивную окисляемость при невысоких температурах. В атмосфере инертных газов медь ведет себя устойчиво при более высоких температурах. При установлении верхнего температурного предела применения медного термометра сопротивления необходимо учитывать, какой электрической изоляцией покрыта медная проволока, из которой изготовлен его чувствительный элемент. Термометры сопротивления с ЧЭ, изготовленными из медной проволоки диаметром 0,1 мм, изолированной эмалью, могут быть использованы для длительного измерения температуры не выше 100°С, а из медной проволоки с кремнийорганической или винифлексовой изоляцией – до 180°С.

Медные термометры сопротивления типа ТСМ могут применяться для длительного измерения температуры от –50 до 180°С. По точности они подразделяются на два класса (2 и 3). Номинальные значения сопротивления при 0°С (R₀) для термометров типа ТСМ установлены равными 53 и 100 Ом, которым присвоено обозначение градуировки соответственно гр23 и гр24. Допускаемое отклонение сопротивления чувствительного элемента термометра R₀ от номинального значения для обоих классов точности составляет ±0,1%. Отношение сопротивлений R₁₀₀/R₀ установлено равным 1,426±0,001 для термометров класса точности 2 и 1,426±0,002 – для термометров класса точности 3.

Из медной проволоки приборостроительная промышленность изготовляет термометры сопротивления типа ТСМ только 3-го класса точности.

Никель и изготовляемые из него термометры сопротивления

Основным достоинством никеля является то, что он обладает высоким температурным коэффициентом электрического сопротивления (α = 6,66·10^-3 °С^-1) и большим удельным сопротивлением (ρ≈12,8·10^-8 Ом·м). К числу недостатков никеля следует отнести значительную окисляемость при высоких температурах и большую зависимость температурного коэффициента сопротивления от степени чистоты металла. Зависимость сопротивления никеля от температуры имеет резко нелинейную характеристику.

Вследствие указанных выше причин термометры сопротивления с ЧЭ из никелевой проволоки могут быть использованы для измерения температур не выше 180–200°С.

Для изготовления ЧЭ никелевых термометров сопротивления для температур от –10 до +180°С может быть использована проволока из никеля марки НПО. Электрическое сопротивление термометра с ЧЭ из этой марки никеля в интервале температур –10 ≤ t ≤ 180°С может быть вычислено по формуле

R_t = R₀(1+At+Bt²), (4.1)

где R_t, R₀ — сопротивление чувствительного элемента термометра соответственно при температуре t и 0°С, Ом;

A = 5,86·10^-3°С^-1; В = 8·10^-6°С^-2.

Отношение сопротивлений R₁₀₀/R₀ ЧЭ термометра должно находиться в пределах 1,664 – 1,668. Максимальное отклонение значения сопротивления чувствительного элемента термометра при температуре t не должно превышать, Ом:

∆R = ±(0,3+8,0·10^-3)(R₁₀₀ – R₀)100^-1.

При этом отклонение сопротивления чувствительного элемента термометра при 0°С от его номинального значения (например, R₀ = 100 Ом) должно быть ±0,3(R₁₀₀ – R₀) 100^-1 Ом.