до точності можна використовувати лінійну апроксимацію. Також при неширокому температурному діапазоні рекомендується і використовують на практиці калібрувальну характеристику. При визначенні коефіцієнтів поліномінальної апроксимації Rt=f(t) використовують сумісні вимірювання, в яких проводять одночасні вимірювання кількох неоднойменних величин, з метою визначення функціональної залежності між ними. При визначенні квадратичної апроксимації Rt=Ro(1+at+bt2) залежності Rt=f(t) проводять вимірювання R термометра опору при трьох різних температурах, складають і розв’язують систему з трьох рівнянь, розв’язком якої є значення Ro, a, b.
Найвищу точність забезпечують платинові термометри опору (ТОП), тому їх застосовують як еталонні при повірках і в точних вимірюваннях в діапазоні температур від
-200?С до +650?С. З достатньою для практики точністю функціональна залежність опору провідників від температури в межах від 0 до 650?С описується поліномом другого степеня:
Rt=Ro(1+at+bt2), | (6.1)
де Rt, R0 — опір платини при температурах рівних t і 0?С;
а, b — функціональні постійні, визначені калібруванням термометра при певних умовах (а=3.96847·10-3 1/?С; b=-5.847·10-7 1/?С2).
Окреме застосування мають також мідні термометри опору (ТОМ) для вимірювання температури від –50 до 180?С. До особливостей мідних термометрів опору слід віднести: нижча вартість, високий температурний коефіцієнт і лінійність залежності опору від температури, а також легка окислюваність міді при температурі вищій 100?С. Нікелеві і залізні термометри опору використовуються як нестандартні. Термометр опору являє собою чутливий елемент з термочутливої спіралі, намотаної на діелектрик, які для ізоляції від контрольованого середовища розміщуються в захисній арматурі. В головці термометра розміщена контактна колодка з виводами для під'єднання до вимірювальної схеми. В залежності від матеріалу ТО і номінального опору при 0?С прийняті і використовуються калібрувальні характеристики:
ТОП: гр.20, гр.21, гр.22, номінальний опір R0 для яких складає 10, 46, 100 Ом відповідно;
ТОМ: гр.23, гр.24, з R0 рівним 53 і 100 Ом відповідно.
При повірці термометрів опору використовують наступні операції:
зовнішній огляд;
визначення опору ізоляції;
калібрування ТО в реперних точках міжнародної практичної температурної шкали (потрійна точка води, точка кипіння води) – згідно ГОСТ 8.427-81 [8].
При зовнішньому огляді превіряється справність ізоляції, затискачів, контактної стрічки, слюдяних прокладок. При перевірці ізоляції встановлюється, чи електричний опір між чутливим елементом і захисною арматурою є не меншим 20 МОм. Перевірка опору в реперних точках встановлює відповідність опору термометра калібрувальним даним. Дійсне значення температури визначається методом звірювання з допомогою етелонних термометрів. По відомих значеннях виміряних опорів визначають їх відхилення від дійсних значень і роблять висновки про відповідність ТО, що повіряється, нормативним вимогам.
При вимірюванні змінного в часі інформативного параметра (температури) об'єкта суттєво проявляється відставання показів приладу від зміни вимірювальної величини, яке негативно впливає на функціонування ЗВ, особливо в системах управління і регулювання, а саме погіршує їх стійкість. Таким чином, при вимірюванні температури має місце динамічна похибка засобу вимірювання (ЗВ), яка є різницею між похибкою ЗВ в динамічному режимі і його статичною похибкою. В ТО температура вимірюється завдяки явищу телообміну між об'єктом і перетворювачем, який продовжується до зрівноваження температур середовища і ТО, тобто термометр не зразу приймає значення температури середовища, в яке він внесений і для такого зрівноваження необхідний деякий час. Причиною такого неусталеного процесу є різниця температур середовища і термометра, а також теплова інерція. В основному ЗВ використовуються для вимірювання змінних в часі величин, що відповідає динамічному режиму роботи; тому важливим є питання точності таких вимірювальних засобів і динамічних властивостей, що її визначають. Поведінка ЗВ в перехідному режимі описується динамічною характеристикою — залежністю показів приладу від вимірювальної величини в часі протягом перехідного процесу. Динамічна характеристика залежить від характеру зміни вимірювальної величини, фізичних елементів ЗВ, а також від умов вимірювань. Фізичні процеси, що визначають динамічні характеристики в більшості випадків надзвичайно складні, тому аналітичний опис їх недоцільний і на практиці вони знімаються експерементально. Для цього визначається зміна в часі показів ЗВ при відомій зміні вимірювальної величини (стрибкоподібна зміна), графік такої залежності є перехідною характеристикою, для її побудови необхідно в усталеному початковому режимі здійснити стрибок вимірювальної величини (одиничний) і з цього моменту через визначені інтервали часу фіксувати значення показів приладу. В результаті для ТО отримається якісно подібний графік перехідої характеристики, представленої на рисунку 6.1 [7]. Процеси, що проходять при зміні температури об'єкта можна умовно розбити на кілька стадій:
нерегулярний режим — вирівнювання температури об'єкта дослідження (внутрішні перехідні процеси);
регулярний (перехідний) режим — зміна середньої температури об'єкта по певному закону;
усталений режим —встановлення рівноваги температури об'єкта і середовища.
Всі ці стадії представлені на рисунку 6.1. Для перехідного режиму характерно, що при стрибкоподібній зміні вхідної дії (внесення перетворювача в середовище з певною температурою) температура термоперетворювача змінюється наближено по експоненціальному закону.
Позначення на рисунку 6.1:
Q — вимірювана величина (температура), стрибкозмінна в часі ф.
Х — динамічні покази приладу, що поступово наближаються в часі до установленого значення Q;
=Х - Q — динамічна похибка в даний момент часу (при відсутній статичній похибці);
н.р. — тривалість нерегулярного режиму — від моменту зміни вимірюваної величини до моменту початку зміни показів ТО;
Т — час перехідного процесу, тобто час, на протязі якого покази ТО входять в 5%-ну зону усталеного значення (Х=0.95Q);
Тn — повний час встановлення показів (температура термометра рівна температурі об'єкта);
n — постійна часу, для експоненти це період, за який покази приладу досягають рівня 0.632Q (різниці значення між усталеними величинами).
Рисунок 6.1 Графік перехідного процесу термоперетворювача
Час, необхідний для того, щоб динамічна похибка була =0 теоретично нескінчений, Тn , тому