Загальні основи роботи вимірювальних перетворювачів температури - терморезисторів
Терморезистором називають пристрій, що складається з провідника, електричний опір якого залежить від температури і до якого приєднані електричні виводи. Широке застосування знаходять напівпровідникові терморезистори. В цьому випадку як провідник електричного струму служить напівпровідник у вигляді плівки на ізолюючій підкладці або в об'ємному виконанні. Найчастіше застосовують такі напівпровідники: Ge, GaAs, Si. Загальні розміри терморезисторів можуть бути менше 1 мм3, електричний опір від декількох Ом до 100 кОм, струми живлення, як правило, 10 - 100мкА, чутливість від 5 %/К в області кімнатної температури до 100 %/К в ділянці кріогенних температур, інерційність може досягати декількох десятків мілісекунд.
Напівпровідникові терморезистори широко застосовуються для виміру і контролю температури в широкому діапазоні, але, як правило, не вище
200 °С, оскільки при високій температурі настає власна провідність і температурна залежність опору різко падає, стає не монотонною, не стабільною. У широкому діапазоні температур залежність опору напівпровідника від температури R(T) має складний характер і залежить від типу легуючої домішки і рівня легування. Тому неможливо виразити залежність R(T) простою формулою, яка б дозволила виконати градуювання з високою точністю. Як правило, увесь інтервал температури розбивають на окремі ділянки, на яких залежність R(T) описується своєю інтерполяційною формулою.
Методику градуювання можна розглянути на наступному прикладі. У області кімнатної температури залежність R(T) для напівпровідникових терморезисторів можна виразити:
R=Ro * e ^ B/T ( 1 )
Для градуювання терморезистора (отримання таблиць залежності електричного опору від температури) перетворимо формулу (1) :
lnR = lnRo + B( 2 )
Отримане вираження (2) є рівнянням прямої в координатах 1/T і LnR.
LnRо - величина логарифма опору коли Т прагне до нескінченності . Коефіцієнт В дорівнює тангенсу кута a нахилу прямої до осі 1/Т. Якщо при двох фіксованих температурах Т1 і Т2 вимірювати опори терморезистора R1 і R2 відповідно, то можна побудувати залежність LnR(1/T) по двох точках:
Використовуючи формулу (2) і отриманий графік можна знаходити для будь-якого значення R з інтервалу від R1 до R2 відповідне йому значення температури (скласти градуювальні таблиці).