Процесс измерения основан на создании условия равновесия, которое имеет вид:
Мост уравновешивается с помощью реохорда R. При этом разность потенциалов на измерительной диагонали должна равняться нулю. Уравновешивая плечи моста при помощи реохорда, замеренную температуру отсчитывают по температурной шкале реохорда. Сопротивление датчика определяется по формуле.
Рис.1.4 Схема измерения температуры металлическим термометром сопротивления: Rt - резисторы измерения; R1 и R2 - уравнительные резисторы; R3 - резистор сравнения; П - переключатель; Е - источник электрического тока
Сопротивление резистора сравнения R3 остается неизменным, а величины R1 и R2 определяются по шкале регулировочного реостата. Металлический термометр сопротивления (рис.1.4) основан на принципе измерения величины электрического сопротивления металлического проводника (терморезистора), увеличивающегося при повышении температуры. Он представляет собой патрон, внутри которого помещена спираль из тонкого медного проводника (из проволоки d = 0,1 мм для измерения температур от - 50 до +150°С, R = 53 ± 0,1 Ом при 0°С). По терморезистору от источника пропускается электрический ток. Сопротивление терморезистора изменяется в зависимости от температуры и замеряется уравновешенным мостом. Каждой температуре соответствует определенное сопротивление терморезистора. Термометр сопротивления может быть удален на значительное расстояние от места замера.
Металлические термометры сопротивления применяют для измерения температуры в 5-вагонных секциях Брянского машиностроительного завода (БМЗ), а также в холодильных складах на входе и выходе воздуха из испарителя холодильной установки непосредственного охлаждения. В грузовом помещении каждого вагона установлено четыре датчика, из них два - на входе и выходе воздуха из воздухоохладителя, один - на боковой стене у дверного проема и один - на гибком проводе, что позволяет помещать его в любом месте, в том числе и в грузе. Схема размещения датчиков в грузовом вагоне 5-вагонной секции БМЗ приведена на рис.1.5 Температуру в грузовых вагонах контролируют тремя способами: выборочный ручной дистанционный контроль, автоматический контроль с периодической записью, местное измерение температуры. В качестве датчиков температуры в этих системах используются платиновые терморезисторы сопротивления, а воспринимающие (показывающие) приборы для каждой системы подобраны индивидуально.
Рис.1.5 Схема размещения датчиков температуры в грузовом вагоне 5-вагонной секции БМЗ: 1 и 2 - датчики на входе и выходе воздуха их воздухоохладителя; 3 - датчик на боковой стене; 4 - датчик на гибком проводе.
Кроме термометров сопротивления с датчиками из чистых металлов (платины, меди, железа) применяют термометры сопротивления с датчиками из полупроводников (термисторов), обладающих отрицательным температурным коэффициентом, т.е. с повышением температуры на один градус сопротивление их уменьшается на 1-3 %. Полупроводниковый термометр сопротивления представляет собой термистор, включенный в плечо неуравновешенного моста (рис.1.6).
Рис.1.6. Схема измерения температуры полупроводниковым термометром сопротивления
Перед каждым измерением температуры в рефрижераторном вагоне переключателем П включают контрольный резистор RК и устанавливают при помощи регулировочного резистора RР стрелку миллиамперметра в контрольное положение, обозначенное на шкале красной точкой, которая соответствует определенной температуре. После этого переключателем П поочередно включают термисторы. На шкале миллиамперметра стрелка указывает температуру в замеряемой точке. Температурный коэффициент термистора обратно пропорционален квадрату температуры, поэтому шкала измерительного прибора при непосредственном измерении сопротивления термистора Rt будет нелинейной.
Линейную характеристику получают путем включения в цепь термистора Rt, шунтирующего RШ и дополнительного Rд резисторов. При этом характеристика цепи принимает вид прямой, а шкала измеряющего прибора будет равномерной.
К достоинствам полупроводниковых термометров сопротивления следует отнести высокую точность измерения, легкость осуществления автоматической записи и дистанционной передачи показаний, простоту эксплуатации, дешевизну, продолжительный срок службы. Недостатком таких термометров является потребность в источнике электроэнергии.