Термопреобразователи сопротивления
Измерение температуры с помощью термопреобразователей сопротивления (ТС) основано на температурной зависимости электрического сопротивления металлов, из которого сделан чувствительный элемент ТС. Чувствительный элемент (ЧЭ) обычно изготавливается из меди или платины и конструктивно выполняется в виде проволочной катушки или пленочного покрытия. Чувствительный элемент характеризуется типом Номинальной Статической Характеристики (НСХ). Эта зависимость нелинейная. Для основных типов НСХ зависимости представлены в виде таблиц в ГОСТ 665194. Кратко тип НСХ однозначно определяется двумя параметрами:
-
R0 – сопротивлением ЧЭ при 0°С
-
W100 – отношением сопротивления ЧЭ при 100 °С к его сопротивлению при 0 °С.
Основные типы НСХ и соответствующие им параметры R0 и W100 пред ставлены в таблице. Это наиболее часто применяемые в промышленности типы ЧЭ.
Современные микропроцессорные приборы, выпускаемые НПФ КонтрАвт, обеспечивают линеаризацию НСХ. Перед эксплуатацией при настройке прибора пользователь должен программно установить тип НСХ применяемого датчика.
Подключение термосопротивлений
Обычно при измерении температуры с помощью термопреобразователя сопротивления на чувствительный элемент (ЧЭ) подают стабилизированный ток возбуждения. В результате на датчике возникает разность потенциалов, пропорциональная сопротивлению, а значит, и измеряемой температуре. Таким образом, измерение температуры сводится к измерению напряжения на ЧЭ.
Термопреобразователи сопротивления могут подключаться по следующим схемам:
-
двухпроводная;
-
трехпроводная;
-
четырехпроводная.
Поскольку ЧЭ имеют малое номинальное сопротивление, сравнимое с сопротивлением подводящих проводов, то должны быть приняты меры по устранению влияния сопротивления подводящих проводов на измерение температуры.
Двухпроводная схема
В простейшей двухпроводной схеме влияние сопротивления подводящих проводов не устраняется. Напряжение измеряется не только на ЧЭ, но и на соединительных проводах.
Такая схема может быть использована в случае, если сопротивлением подводящих проводов (r1,r2) можно пренебречь по сравнению Rt. Дополнительная погрешность, вызванная влиянием сопротивления соединительных проводов, оценивается по формуле (r1+r2)/ Rt.
Трёхпроводная схема
Влияние сопротивления соединительных проводов в трехпроводной схеме устраняется путем компенсации. Компенсация возможна, если соединительные провода одинаковы. В этом случае появляется возможность выделить отдельно напряжение на соединительных проводах и скомпенсировать его. Напряжение Uп измеряется вольтметром с большим входным сопротивлением, поэтому ток через r2 не течет и Uп=Ur1. При равенстве r1=r3, Ur3 =Ur1=Uп. Тогда , используя компенсацию, получаем URt = Uизм - 2 Uп.
Равенство сопротивлений соединительных проводов, а также их температурных зависимостей является основным условием применимости трехпроводной схемы.
Четырёхпроводная схема
В четырехпроводной схеме питание ЧЭ током возбуждения производится с помощью одних проводов, а измерение разности потенциалов на ЧЭ – с помощью других. Если измерение напряжения производится высокоомным вольтметром (ток через r2 и r3 не течет), то влияние сопротивления всех проводов полностью исключается.
Следует учесть, что если измерительный прибор рассчитан на четырехпроводную схему, то датчик к нему можно подключить и по двухпроводной схеме. При этом дополнительная погрешность измерения, вызванная влиянием соединительных проводов, будет иметь величину порядка (r2+r3)/ Rt.
Погрешности измерения
Погрешности, которые возникают за счетвлияния соединительных проводов, для различных схем приведены в таблице.
