Термо́метр сопротивле́ния — датчик для измерения температуры, сопротивление чувствительного элемента которого зависит от температуры. Может быть выполнен из металлического или полупроводникового материала. В последнем случае называется термистором.

Металлический термометр сопротивления

Представляет собой резистор, выполненный из металлической проволоки или плёнки и имеющий известную зависимость электрического сопротивления от температуры. Наиболее распространённый тип термометров сопротивления — платиновые термометры. Это объясняется тем, что платина имеет высокий температурный коэффициент сопротивления и высокую стойкость к окислению. Эталонные термометры изготавливаются из платины высокой чистоты с температурным коэффициентом не менее 0,003925. В качестве рабочих средств измерений применяются также медные и никелевые термометры. Действующий стандарт на технические требования к рабочим термометрам сопротивления: ГОСТ Р 8.625-2006 (Термометры сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний). В стандарте приведены диапазоны, классы допуска, таблицы НСХ и стандартные зависимости сопротивление-температура. Стандарт соответствует международному стандарту МЭК 60751 (2008). В стандарте впервые отказались от нормирования конкретных номинальных сопротивлений. Сопротивление изготовленного термометра может быть любым. Промышленные платиновые термометры сопротивления в большинстве случаев используются со стандартной зависимостью сопротивление-температура (НСХ), что обуславливает погрешность не лучше 0,1 °C (класс АА при 0 °C). Термометры сопротивления на основе напыленной на подложку плёнки отличаются повышенной вибропрочностью, но меньшим диапазоном температур. Максимальный диапазон, в котором установлены классы допуска платиновых термометров для проволочных чувствительных элементов составляет 660 °C (класс С), для плёночных 600 °C (класс С).

Термисторы

Термистор — полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого зависит от температуры. Для термистора характерны большой температурный коэффициент сопротивления , простота устройства, способность работать в различных климатических условиях при значительных механических нагрузках, стабильность характеристик во времени.

Зависимость сопротивления от температуры

Для промышленных платиновых термометров сопротивления используется уравнение Каллендара-Ван Дьюзена (en), с известными коэффициентами, которые установлены экспериментально и нормированы в международном стандарте МЭК 60751:

Здесь, сопротивление при T °C, сопротивление при 0 °C, и константы (для платинового сопротивления) -

Поскольку коэффициенты B и C относительно малы, сопротивление растёт почти линейно по мере роста температуры.

Для термометров повышенной точности выполняется градуировка в ряде температурных точек и определяются индивидуальные коэффициенты вышеприведенной зависимости.^[1]

Существуют полупроводниковые термометры сопротивления — при увеличении температуры, сопротивление этих датчиков уменьшается. Применяются обычно на транспорте. Для подключения используют обычно 2-х проводную схему подключения.

Существует 3 схемы включения датчика в измерительную цепь:

• 2-х проводная

В схеме подключения простейшего термометра сопротивления используется два провода. Такая схема используется там, где не требуется высокой точности, так как сопротивление выводов включается в измеренное сопротивление и приводит к появлению дополнительной погрешности. Такая схема не применяется для термометров класса А и АА.

• 3-х проводная обеспечивает значительно более точные измерения, за счёт того, что появляется возможность измерить отдельно сопротивление подводящих проводов и вычесть его из суммарного измеренного сопротивления.
• 4-х проводная — наиболее точная схема, обеспечивает полное исключение влияния подводящих проводов. Недостаток — увеличение объёма используемого материала, стоимости и габаритов сборки.

В промышленности наиболее распространенной является трёхпроводная схема. Для точных, эталонных измерений используется только четырёхпроводная схема.

Преимущества термометров сопротивления

• Высокая точность измерений (обычно лучше ±1 °C), может доходить до 0,01 °C.
• Возможноcть исключения влияния изменения сопротивления линий связи на результат измерения при использовании 3-х или 4-х проводной схемы измерений
• Практически линейная характеристика

Недостатки термометров сопротивления

• Малый диапазон измерений (по сравнению с термопарами)
• Более дорогой (по сравнению с термопарами)), если это платиновый термометр сопротивления типа ТСП
• Требуется дополнительный источник питания для определения температуры

Таблица сопротивлений некоторых термометров сопротивления

Функция получения значения температуры (C++)

Приведённый ниже код позволяет получить значение температуры датчика Pt100 или Pt1000 из его текущего сопротивления.

float GetPt100Temperature(float r)
{
    float const Pt100[] = {     80.31,   82.29,  84.27,  86.25,  88.22,  90.19,  92.16,  94.12,  96.09,  98.04,
                                100,    101.95, 103.9,  105.85, 107.79, 109.73, 111.67, 113.61, 115.54, 117.47,
                                119.4,  121.32, 123.24, 125.16, 127.07, 128.98, 130.89, 132.8,  134.7,  136.6,
                                138.5,  140.39, 142.29, 157.31, 175.84, 195.84};
    int t = -50, i, dt = 0;
    if (r > Pt100[i = 0])
      while (250 > t) {
        dt = (t < 110) ? 5 : (t > 110) ? 50 : 40;
        if (r < Pt100[++i])
          return t + (r - Pt100[i-1]) * dt / (Pt100[i] - Pt100[i-1]);
        t += dt;
      };
 
    return t;
}
 
float GetPt1000Temperature(float r)
{
    return GetPt100Temperature(r / 10);
}

Примечания