Резистивные датчики температуры (РТД)

Резистивные термопреобразователи (резистивные термодатчики, Resistance-Temperature Detector - RTD) представляют собой приборы, чувствительные к изменению температуры их чувствительного элемента, в качестве которого обычно используются металлы медь, никель или платина. Сопротивление таких датчиков (обычно 100 Ом при температуре 0 OС) увеличивается с температурой, т.е. они имеют положиельный температурный коэффициент сопротивления (ТКС). По сравнению с другими датчиками RTD отличаются высокой точностью. Некоторые из них позволяют осуществить измерения с точностью 0,026 OС. Наиболее распространенные датчики имеют временную нестабильность сопротивления менее чем 0,1 OС в год, а некоторые экземпляры - до 0,0025 OС в год.

Платина имеет температурный коэффициент электрического сопротивления (ТКС), равный 3,911 10^-3 1/ ^OС, медь - 4,3 10^-3 1/ ^OС. Таким образом, датчик с сопротивлением 100 Ом имеет температурный коэффициент соответственно, 0,39 Ом/ ^OС и 0,43 Ом/ ^OС. В связи с этим при проектировании устройств измерения температуры с помощью датчиков сопротивления необходимо учитывать (компенсировать) сопротивление подводящих проводов. Для этого используют две пары проводов, одна из которых служит для подведения к датчику калиброванного тока возбуждения, а вторая - для измерения падения напряжения на нем, причем ток по этим проводникам не протекает.

Более высокий ток возбуждения, с одной стороны, увеличивает температурную чувствительность датчика, пропорциональную току возбуждения, с другой стороны, вызываетсаморазогрев датчика, что приводит к дополнительной погрешности. Поэтому величину тока возбуждения выбирают исходя из конкретных условий измерения. В частности,приципиальное значение имеет теплопроводность среды (воздух, вода, контакт с металлом), в которой находится датчик. Рекомендуемое значение тока возбуждения указывается изготовителем датчика. Типовые значения составляют 250 мкА для платиновых и никелиевых преобразователей и 1 мА для медных. Предельная величина рабочего тока для термопреобразователей типа ТС004 и ТС005 составляет 5 мА.

ГОСТ 6651-78 устанавливает следующие параметры термопреобразователей:

Таблица 1

Тип	Номинальное сопротивление при 0 OС	Условное обозначение характеристики преобразования	Допустимое отклонение сопротилвения от номинального при 0 OС, %	Диапазон измеряемых температур
ТСП	50 100	50П 100П		-250 OС…+1000 OС то же
ТСМ	50 100	50М 100М		-50 OС…+200 OС -200 OС…+200 OС

Сопротивление датчика изменяется с температурой линейно:

, (1)

где - сопротивление при температуре , - ТКС.

Для учета более тонких эффектов, вызывающих небольшие отклонения температурной зависимости сопротивления от прямой линии, используют различные аппроксимации. Наиболее хорошие результаты дает аппроксимация Callendar-Van Dusen:

, (2)

где коэффициенты находятся, например, методом наименьших квадратов.