MASURAREA TEMPERATURII - TERMOMETRIA ELECTRICA

MASURAREA TEMPERATURII 2

TERMOMETRIA ELECTRICA

Termometria electrica are la baza instrumente termometrice care folosesc variatia unei anumite proprietati electrice, in raport cu temperatura, cum sunt rezistenta electrica si tensiunea electromotoare.

A) Termometria rezistiva se bazeaza pe variatia rezistentei electrice a unui fir metalic in functie de temperatura lui. Elementul care materializeaza acest fenomen se numeste termorezistenta. Termorezistentele sunt traductoare de temperatura care constau dintr-un fir metalic bobinat pe un suport izolat introdus intr-o teaca de protectie. Conexiunile electrice sunt scoase intr-o cutie de legaturi.

Materiale pentru firele rezistive:

Legea de variatie a rezistentei electrice a platinei cu temperatura in domeniul -190^oC0^oC este:

unde:

A,B,C - constante material

R_t - rezistenta la temperatura t^oC

R₀ - rezistenta la temperatura 0^oC

Constructiv termorezistenta se constituie dintr-o sarma rezistiva fixa de 50 Ω sau 100 Ω la 0^oC infasurata intr-un suport izolant astfel incat sarma sa nu fie tensionata si introduse intr-o teaca.

Suportul izolant este executat din textolit, mica sau ceramica.

Teaca de protectie este confectionata din:

Cu -200^oC 250^oC

OLT45      -50^oC 500^oC

Otel inox 500^oC

Termorezistentele au inertie practic nula.

Scheme de conectare:

B) Termistori

O clasa de termometre ce folosesc semiconductori drept elemente termorezistive este cunoscuta sub numele de termistori. Domeniul de masurare al acestora este -100^oC 1200^oC.

Termistorii sunt confectionati de obicei din amestecuri bine definite de oxizi metalici sinterizati (Ba, Ni, Mg, Ti, U, Zn).

Sensibilitatea lor este foarte buna, de 640 de ori mai mare decat la termorezistente.

Pentru un interval delimitat de temperatura relatia rezistenta-temperatura poate fi exprimata cu formula:

, unde

R_T - rezistenta la temperatura T;

R - rezistenta limita atunci cand 1/t tinde catre 0

B - o constanta exprimata in grade

Se caracterizeaza prin neliniaritate si instabilitate.

Caracteristica esentiala este scaderea rezistivitatii cu cresterea temperaturii

Schema instalatiei ce foloseste variatia rezistentei electrice cu temperatura:

1. termorezistenta sau termistor
2. sursa de alimentare
3. milivoltmetru

Aparate ce folosesc efectul termoelectric

Efectul termoelectric (Seebeck - 1821) consta in aparitia unui curent electric (a unei t.e.m.) intr-un circuit inchis format din doua conductoare diferite ale caror puncte de sudura se mentin la temperaturi diferite.

t.e.m. = f(T₁-T₂) de obicei T₂ = T₀ = ct rezulta t.e.m. = f(T₁)

t.e.m. = 0.01 - 0.06 mV/K

Elementul care materializeaza efectul termoelectric e numeste termocuplu. Dimensiunea cuplelor (a punctelor de sudura) este cam de 3-5 mm, deci se pot efectua mapsuratori in spatii reduse (ex. pereti izolatori). Cupla rece este mentinuta la temperatura mediului. Tecile termocuplelor prezinta analog cu cele ale termorezistentelor o zona sensibila, un element de racord si o cutie de borne.

Precizia este de ordinul sutimilor de grad.

Aliaje utilizate:

a)      metale nobile, aliaje de Pt, Rh, Ir (1700-2000^oC);

b)      Fe - constantan, cromel-alumel, cromel-copel, Cu-constantan (T<1000^oC)<

c)      W - grafit (t>2000^oC)

Legarea in serie

Schema pentru masurarea diferentelor mici de temperatura

Schema termometrului cu termocuplu:

1. sudura calda (amplasata in punctul de masurare);
2. termoelectrozi;
3. cutie cu borne de conexiuni;
4. cablu de compensatie;
5. cutie de conexiuni intermediare;
6. conductori de Cu;
7. rezistenta de egalizare;
8. aparat de masura.

Schema standului experimental

1. rezervor;
2. circuit electric de incalzire;
3. termometru cu lichid;
4. dispozitiv de amestecare;
5. termocuplu;
6. aparat de masura.

VERIFICAREA CUNOSTINTELOR

Ce se intelege printr-o termorezistenta?

Ce se intelege printr-o termocupla?

Ce se intelege printr-un termistor?