«Пирометрия: Практическое руководство по измерению высоких температур»

Рис. 26. — Самописец Лидс-Нортрупа.

Самописец Лидс-Нортрупа. Компания Leeds and Northrup из Филадельфии производит самописец, который широко используется в Соединенных Штатах. Как и в самописце Пола, весь механизм приводится в действие двигателем; но остальные устройства совершенно иные. Вместо измерения отклонения стрелки используется метод нулевого отклонения. Пирометр является частью потенциометрической цепи, и функция механизма заключается в создании встречной ЭДС, равной ЭДС пирометра, по которой определяется температура. Это имеет преимущество в том, что измерение не зависит от сопротивления проводов и способно обеспечить высокую точность. Способ, которым регулируется встречная ЭДС, можно понять из рис. 26, на котором катушка гальванометра показана в верхней части рисунка. Вал двигателя несет четыре кулачка B, C, D, D, и при каждом обороте кулачок B поднимает планку (5), чтобы прижать ее к рычагу, прикрепленному к катушке гальванометра. В тот же момент кулачок C давит на планку (3) и тем самым освобождает муфту (2) от диска под ней. Как показано, стрелка от катушки находится справа от центрального положения и зажимается между планкой (5) и рычагом (4), когда первая поднимается, вызывая угловое движение рычага муфты (2). По мере продолжения вращения кулачок C покидает планку (3), которая затем отскакивает назад и включает муфту на диске. Затем кулачок D опускается и давит на выступ рычага муфты слева, заставляя диск вращаться. Движение диска передается на рычаг, который движется по реохорду потенциометра; и это движение продолжается до тех пор, пока стрелка гальванометра не окажется в центральном или нулевом положении, когда ни один из рычагов 4, 4 не зажат, и, следовательно, диск не подается ни в одном из направлений. Если стрелка отклонится влево, движение диска, очевидно, будет в обратном направлении по сравнению с описанным.

В этом самописце доступна значительная мощность для привода печатающих или других механизмов. Рычаг, движущийся по проволоке потенциометра, несет перо, которое отмечает движущуюся диаграмму, или, когда ведется несколько одновременных записей, используется штамповочная машина, которая печатает номер пирометра на диаграмме. Тот же механизм гальванометра служит также для использования с пирометрами сопротивления, как будет объяснено позже.

Контроль температуры печей. Было предпринято много попыток обеспечить автоматическое регулирование температуры печей с помощью механизмов, управляемых индикатором или самописцем. В устройстве, используемом компанией Brown Company из Филадельфии, предусмотрены подвижные упоры, которые могут быть установлены в любую часть шкалы, при этом отметка между упорами представляет температуру, которую желательно поддерживать. Индикатор (или самописец) снабжен прижимной планкой, которая периодически опускается; и если температура слишком низкая, прижатая стрелка замыкает цепь через внутренний упор, тогда как если слишком высокая — цепь замыкается через внешний упор. Обе цепи содержат реле, которое приводит в действие механизм, результатом чего является увеличение подачи электричества или газа, если температура слишком низкая, или уменьшение подачи, если она слишком высокая. Когда температура правильная, нажатие стрелки не замыкает ни одну из цепей, и таким образом можно обеспечить контроль в малых пределах. В случае больших печей релейные цепи используются для включения ламп разных цветов, при этом регулировка затем производится человеком, ответственным за печь. Устройства такого рода обеспечивают значительную экономию топлива за счет предотвращения ненужного нагрева и особенно ценны в тех случаях, когда перегрев может быть вредным для изделий в печи. Будущее, вероятно, станет свидетелем значительных разработок в этом направлении.

Самописцы с контактным пером. Сила, с которой стрелка индикатора перемещается по шкале, относительно мала, особенно в случае пирометров, в которых используются металлы платиновой группы, так как они дают лишь низкую ЭДС. Поэтому, если стрелка заканчивается пером, которое находится в постоянном контакте с бумагой для записи, возникающее трение значительно мешает свободному движению стрелки. Когда используются пирометры из дешевых металлов, которые дают гораздо более высокую ЭДС, использование стрелки в качестве контактного пера становится более осуществимым, и если можно обеспечить равномерное трение во всех частях бумаги, записи могут быть сделаны таким образом; и такой самописец проще и дешевле, чем приборы прерывистого типа. Самописцы с контактным пером в некоторой степени используются в Америке, их производят Bristol, Brown и другие; но до сих пор британские производители не развили производство этих приборов. В настоящее время самописцы с контактным пером следует считать менее точными и надежными, чем те, в которых контакт является прерывистым.

Установки термоэлектрических пирометров. Когда необходимо контролировать ряд печей на одном предприятии, значительная экономия может быть достигнута за счет использования одного индикатора для всех термопар, которые в этом случае обязательно должны быть изготовлены из проволок, идентичных по термоэлектрическим свойствам. Такое устройство показано на рис. 27, где H1 и H2 представляют две термопары, один провод от каждой из которых подключен к одной из клемм гальванометра G. Другая клемма гальванометра подключена к рычагу D переключателя, а остальные выводы термопар подключены к точкам 1 и 2 соответственно на окружности. Как показано, H1 подключен к гальванометру, и при повороте рычага D к точке 2 будет подключена другая термопара. Таким образом, с одним индикатором можно организовать любое количество спаев. Когда такая установка используется в цехе, рекомендуется построить небольшое деревянное здание в месте, удобном для большинства печей, в котором хранятся индикатор и коммутатор, и которое при необходимости может содержать самописец; предпочтительно место, максимально свободное от вибрации. Отдельные индикаторы необходимы только тогда, когда печь используется для специальных работ.

Рис. 27. — Соединения для установки пирометров.

В некоторых случаях второй индикатор хранится в конторе цеха, к которому подключены все пирометры, и который служит эталоном. Шкала конторского индикатора проверяется ежедневно по одной точке; и путем подключения данной термопары сначала к цеховому индикатору, а сразу после этого к конторскому эталону, можно обнаружить любые ошибки. Также можно в любое время узнать температуру любой заданной печи в конторе и таким образом контролировать все производство. При установке такой системы необходимо, чтобы каждая термопара и ее провода, вплоть до индикатора, обладали одинаковым сопротивлением или не отличались на величину, достаточную для влияния на показания. Общий опыт правильно управляемой установки показывает, что стоимость окупается за несколько месяцев только на топливе; кроме того, работа выполняется гораздо эффективнее благодаря полному контролю из конторы.

Эксплуатация термоэлектрических пирометров. Вообще говоря, термоэлектрические пирометры доставляют мало хлопот на практике, но управление ими всегда должно быть в умелых руках. Рекомендуется периодически проверять каждый прибор в фиксированной точке вблизи рабочей температуры методом, объясненным на стр. 57; и если используется два или три фунта материала, защитный экран снимать не нужно. Полезным материалом для проверки пирометров вблизи критического диапазона стали является сплав из 60 процентов меди и 40 процентов олова, который дает четко определенную точку замерзания при 738° C и который можно бесконечно использовать в восстановительной атмосфере. Любая серьезная ошибка легко обнаруживается при наблюдении, что показания сильно отличаются от тех, которые обычно получаются при тех же рабочих условиях. Если отмечена ошибка в 20° C или более, рекомендуется сформировать новый спай, так как расхождение, вероятно, будет увеличиваться, будучи вызванным изменением в горячем спае. Небольшая ошибка порядка 5 или 10° C может быть вызвана «ползучестью» в индикаторе, которая может быть соответствующим образом отрегулирована, или при снятии показаний может быть внесена числовая поправка. Железный защитный чехол можно уберечь от быстрого окисления путем еженедельного покрытия графитом, что значительно продлевает срок его службы, но его следует заменить, как только он станет опасно тонким в любой части. Покрытие алюминиевым порошком также значительно продлевает срок службы железного чехла. При использовании в свинцовых ваннах погружаемая часть, если она из железа или стали, должна быть высверлена из цельного куска и оставлена толстой в части напротив поверхности свинца, где происходит наибольшая коррозия. Графитовая трубка или трубка, изготовленная из состава, содержащего графит, часто полезна в случаях, когда железо легко подвергается коррозии, и может использоваться при гораздо более высоких температурах.

Когда используется ряд приборов, рекомендуется иметь эталонный пирометр для целей проверки, желательно такой, который был сертифицирован Национальной физической лабораторией. При проведении теста термопары со снятыми защитными трубками можно поместить в трубку электрической печи типа, показанного на рис. 29, в непосредственной близости от эталонного спая. Постепенно повышая температуру, можно сравнить показания каждого рабочего прибора с эталоном и обнаружить необходимые поправки. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы предотвратить контакт с трубкой печи, и этого можно достичь, пропустив провода через асбестовую пробку, вставленную в конец трубки.

Когда используются самописцы, обслуживающий персонал должен досконально ознакомиться с деталями механизма, чтобы иметь возможность устранить любые мелкие неисправности, которые, как правило, легко излечимы. Ни в коем случае нельзя доверять самописцы неквалифицированному рабочему; лучше и безопаснее держать их в конторе, где они вряд ли будут повреждены или подвергнуты несанкционированному вмешательству. Все записи должны сохраняться для дальнейшего использования, должным образом датироваться и маркироваться в соответствии с представленными операциями.

Лабораторное использование термоэлектрических пирометров. Многочисленные операции, выполняемые в муфельных печах при заданных температурах, не требуют никаких особых мер предосторожности, кроме тех, что были приведены ранее. Однако при определении точек плавления металлов или сплавов фарфоровая или кремнеземная оболочка не рекомендуется, так как они легко подвергаются коррозии. Железная оболочка защищает от некоторых металлов, но не от других, и всегда безопаснее закрепить тонкую огнеупорную глиняную втулку, закрытую на конце, поверх погружаемой части. Оболочка из графита или графитового состава может использоваться для температур выше 1100° C; и иногда полезна оболочка, высверленная из толстого угля дуговой лампы, соединенная с железной трубкой за пределами нагретой части, при высоких температурах. Алунд полезен до 1600° C, и для температур такого порядка можно также с выгодой использовать более тугоплавкие материалы, такие как силфракс и зиркит.

Рис. 28. — Дифференциальный метод определения критических точек стали.

Определение «критических» точек стали требует особого упоминания. При охлаждении массы стали падение температуры задерживается в одной или нескольких точках, наблюдения за которыми часто полезны при принятии решения о последующей обработке стали. Метод, обычно применяемый, известен как «дифференциальный метод» и показан на рис. 28. Образец стали A помещается рядом с куском никеля B равных размеров в трубку электрической печи. Обнаженный спай C помещается в отверстие, просверленное в A, и подключается к гальванометру G, который откалиброван для считывания температур. Двухспайная цепь, образованная спаем D, помещенным в отверстие в A, и другим спаем E, расположенным в отверстии в B, подключена к чувствительному гальванометру H. Печь нагревается до тех пор, пока гальванометр G не покажет 900° C, после чего устройству дают остыть. Поскольку A и B при нормальных обстоятельствах остывают с одинаковой скоростью, спаи D и E будут иметь одинаковую температуру, и на H не будет наблюдаться отклонения. Когда из-за рекалесценции охлаждение A задерживается, B, не подверженный этому влиянию, продолжает остывать, создавая тем самым разницу между температурами D и E и, следовательно, отклонение на H. Температура A в момент, когда это происходит, считывается по G.

Рис. 29. — Электрическая трубчатая печь.

Печь, показанная на рис. 29, подходит для этого определения. Она состоит из кремнеземной трубки длиной 1 фут, намотанной специальной проволокой сопротивления и эффективно изолированной, и может безопасно нагреваться до 1000° C в течение длительных периодов и до 1200° C в течение короткого времени. Ее можно подключать непосредственно к электрической сети, и она достигает 900° C менее чем за полчаса. Она потребляет от 600 до 700 ватт при самых высоких температурах, а стоимость перемотки невелика. Эта печь полезна как общелабораторный прибор и может поддерживаться при заданной постоянной температуре с помощью внешнего сопротивления.

Провода в этом эксперименте должны быть платиновыми и иридиево-платиновыми или родиево-платиновыми, или хорошей парой неблагородных металлов, а спаи в A должны быть отделены друг от друга и от образца асбестом; та же мера предосторожности принимается для предотвращения касания спаем E образца B. Тонкий слой слюды следует использовать под A и B, чтобы избежать контакта с трубкой печи, которая в горячем состоянии допускает утечку тока от нагревательной катушки. И A, и B могут быть длиной 1½ дюйма, диаметром ¾ дюйма, с отверстием диаметром ¼ дюйма, просверленным на глубину ¾ дюйма.

Альтернативный метод заключается в том, чтобы вставить спай в отверстие в образце и снимать прямые показания по мере того, как температура медленно повышается или падает, когда остановка в движении стрелки индикатора показывает, что точка изменения была достигнута. Для этой цели изготавливаются специальные наборы.

Измерение более низких температур термоэлектрическим методом. На практике возникает много случаев, в которых термопара и чувствительный гальванометр предпочтительнее ртутного термометра; и ниже -39° C, температуры, при которой ртуть замерзает, термопару часто лучше использовать, чем спиртовой или пентановый термометр. Сейчас будут рассмотрены ряд практических примеров использования термопар для обычных и низких температур.

Измерение температуры поверхности. Ртутный термометр при укладке на горячую поверхность касается ее только по линии и не показывает истинную температуру поверхности. Конструкция термопары, подходящей для этой цели, описана на стр. 41, а для поверхностей паровых труб, горячих плит и внешней стороны печей можно использовать специально откалиброванный милливольтметр, дающий полное отклонение шкалы при 20 милливольтах. При создании температурной шкалы удобными эталонами являются кипящая вода (100° C), кипящий анилин (184° C) и расплавленное олово (232° C). Если температура поверхности ниже 100° C, следует использовать зеркальный гальванометр, а спай стандартизировать в парафиновом воске (точка замерзания обычно около 50° C, но должна быть предварительно определена с помощью точного термометра), абсолютном спирте при температуре кипения (79° C) и кипящей воде. Автор обнаружил, что этот метод дает отличные результаты в случае паровых труб, внешней стороны вращающихся цементных печей и горячих поверхностей в целом.

Измерение низких температур. Для этих измерений подходят спаи из железа и константана, сплавов Хоскинса, меди и нейзильбера или меди и константана. В лаборатории холодный спай можно держать во льду в сосуде Дьюара, для чего очень полезна механически защищенная форма, известная как «термос». С хорошим зеркальным гальванометром можно получить точные показания, легко обнаруживая 1/10 градуса C. Калибровка между -40° и +40° C может быть выполнена путем сравнения с эталонным ртутным термометром, при этом выше 0° используется водяная баня, а ниже нуля — спирт, окруженный охлаждающей смесью льда и кристаллов хлорида кальция. Для очень низких температур (-200° C или ниже) спай можно откалибровать в твердом диоксиде углерода (-78° C) и жидком воздухе (-184° C). Дьюар обнаружил, что медь и нейзильбер образуют надежный спай для очень низких температур, а автор успешно использовал термопару из сплавов Хоскинса для специальных работ до -200° C, используя стрелочный индикатор. Ни одна из протестированных термопар не показывает линейную зависимость между ЭДС и температурой в этих низких диапазонах.

Из-за величины ошибки, вызванной изменениями в холодном спае, термоэлектрический метод не подходит для измерения атмосферных температур, а также для взрывоопасных складов или холодильных камер. В таких случаях используются приборы типа сопротивления, которые будут описаны позже.

Температура пара, выхлопных газов и т. д. Для измерения температуры обычного или перегретого пара, выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания и т. д. удовлетворительны железо-константановые спаи с соответствующими индикаторами. При помещении в трубу спай должен находиться как можно ближе к центру, чтобы избежать охлаждающего эффекта стенок. Несколько спаев, расположенных в разных частях трубы, могут использоваться с одним индикатором и соответствующим коммутатором. Вышеуказанные замечания также применимы к горячему дутью для доменных печей и аналогичным случаям, где температура не превышает 900° C.

Измерение разностей температур. На практике часто возникают случаи, когда требуется разность температур между двумя точками, и если эта разность подвержена быстрым изменениям, ртутный термометр из-за своей большой массы не будет реагировать с достаточной быстротой, чтобы указать эти изменения. В таких случаях цепь составляется по типу рис. 2, при этом один спай располагается в каждой точке; используются тонкие провода из железа и константана. Для малых разностей — 1° C или менее — следует использовать зеркальный гальванометр. Калибровку можно выполнить, поместив один спай в горячую воду, а другой — в холодную, при этом температуры воды считываются точным термометром.

Преимущества термоэлектрического метода измерения температур. По сравнению с другими методами термоэлектрический обладает следующими точками превосходства: (1) простота, отсутствие необходимости в специальных экспериментах для получения показаний; (2) дешевизна комплекта; (3) приспособляемость к различным целям; (4) легкость ремонта в случае повреждения; (5) прочность, отсутствие склонности к поломкам в цеховых условиях; и (6) пригодность для целей централизованно управляемой установки. Недостатками являются: (1) подверженность ошибкам из-за колебаний в холодном спае (чего можно избежать при осторожности); и (2) недостаточная чувствительность при очень высоких температурах по сравнению с методом сопротивления — момент, редко имеющий большое практическое значение, так как предел точности обычно находится в пределах величины, на которую колеблется температура обычной печи в рабочих условиях.

ГЛАВА IV ПИРОМЕТРЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Общие принципы. Когда чистый металл нагревается, его сопротивление электричеству прогрессивно увеличивается с температурой. Некоторые сплавы, с другой стороны, показывают практически постоянное сопротивление при всех температурах, примерами таких сплавов являются константан, манганин и платиноид. Все элементарные металлы, однако, демонстрируют ощутимый рост сопротивления при повышении температуры; и сэр У. Сименс в 1871 году предложил применить этот принцип к измерению высоких температур путем определения сопротивления и выведения соответствующей температуры из таблицы, подготовленной при известных условиях.

Выбор металла в этом случае более ограничен, чем при выборе материалов для термопары. Определенное количество внешней коррозии не изменяет ЭДС спая; но изменение размера вызывает заметную разницу в сопротивлении проволоки, которое прямо пропорционально длине и обратно пропорционально площади поперечного сечения. К необходимости отсутствия каких-либо внутренних физических изменений, влияющих на сопротивление, добавляется дальнейшее условие постоянства внешних размеров. Для температур выше красного каления единственными пригодными металлами являются платина или более дорогие металлы платиновой группы — и поэтому платина повсеместно используется для этой цели. Оригинальный пирометр Сименса состоял из 1 метра платиновой проволоки диаметром 1 миллиметр, обернутой вокруг фарфорового стержня и защищенной от печных газов железным чехлом. Для цехового использования был принят сложный метод измерения сопротивления, включающий электролиз подкисленной воды, но он был слишком запутанным, чтобы стать популярным. Позже Сименс использовал метод дифференциального гальванометра, а затем мост Уитстона для измерения сопротивления. Оба метода до сих пор используются в связи с пирометрами сопротивления, и принцип каждого из них будет сейчас объяснен.

Измерение сопротивления с помощью дифференциального гальванометра. Дифференциальный гальванометр — это прибор, который обладает двумя обмотками, расположенными так, что ток, проходящий через одну, стремится повернуть стрелку в одном направлении, а через другую — вызвать движение в противоположном направлении. Если токи в каждой обмотке одновременно равны, стрелка остается в покое под действием двух равных и противоположных сил. Экспериментальное достижение состояния покоя служит средством измерения сопротивления, цепь при этом организована, как на рис. 30. Ток от батареи B проходит через разделенную цепь, одна ветвь которой содержит регулируемое сопротивление R и одну катушку гальванометра G; а другая — неизвестное сопротивление P и противоположную катушку. Сопротивление R регулируется до тех пор, пока при нажатии кнопки K на гальванометре не будет отмечено отклонение, при этом ток в каждой ветви цепи будет одинаковым. Поскольку сопротивления каждой катушки гальванометра равны, из закона Ома следует, что P равно R, когда отклонение отсутствует.

Рис. 30. — Метод дифференциального гальванометра для измерения сопротивления.

Точность этого метода зависит от чувствительности гальванометра, а также от того, в какой степени две катушки можно считать истинно дифференциальными, так как измерение, очевидно, предполагает полное равенство сопротивления и воздействия на движущуюся часть. С современными гальванометрами этого типа можно получить показания достаточной точности для целей пирометрии. Метод, однако, менее чувствителен, чем мост Уитстона, который будет описан сейчас.

Рис. 31. — Принцип работы моста Уитстона.

Измерение сопротивления с помощью моста Уитстона. Принцип этого метода показан на рис. 31, где a и b — два фиксированных сопротивления известной величины; d — регулируемое сопротивление; x — измеряемое сопротивление; B — батарея; и G — чувствительный гальванометр. Если в этой цепи d отрегулировано так, что на гальванометре не показывается отклонение, то a / b = x / d; или x = (a × d) / b. Следовательно, если a = b, то x будет равно d.

Нетрудно сконструировать портативный аппарат, пригодный для цехового использования, с помощью которого значение x может быть определено с точностью до 0,01 ома; а в лаборатории с очень деликатным гальванометром можно легко обнаружить 0,001 ома. Метод моста Уитстона является лучшим для точного измерения сопротивления; но в пирометрах сопротивления иногда целесообразно пожертвовать экстремальной точностью, чтобы получить преимущества в других направлениях, как будет показано далее.

Связь между сопротивлением платины и температурой. Поскольку платина является единственным пригодным металлом для использования в конструкции пирометров сопротивления, важно знать влияние температуры на сопротивление этого металла. В первые дни существования пирометров сопротивления возникали трудности из-за того, что различные образцы платиновой проволоки с разной степенью чистоты давали широко различающиеся результаты в этом отношении; и никакой уверенности не было достигнуто до 1886 года, когда профессор Каллендар тщательно исследовал этот предмет и вывел формулу, по которой температуру данного вида платины можно было с большой точностью вывести из сопротивления. Чтобы понять эту формулу и ее применение, необходимо рассмотреть основные принципы, на которых она основана.

Если сопротивление платиновой проволоки измерить при ряде стандартных температур газовой шкалы и результаты изобразить графически, откладывая сопротивления против соответствующих температур, полученная кривая является частью параболы, демонстрирующей уменьшение скорости, с которой сопротивление увеличивается при более высоких температурах. Вторая платиновая проволока, другого происхождения и чистоты и с тем же начальным сопротивлением, что и предыдущая, дала бы кривую, которая, хотя и параболическая, не перекрывала бы ту, что получена с первой проволокой. Достижение Каллендара заключалось в выведении формулы, по которой температуру любого вида платиновой проволоки можно было вывести из ее сопротивления после того, как были определены три измерения при известных температурах газовой шкалы. Калибровка пирометра сопротивления была тем самым сведена к трем точным наблюдениям вместо большого числа, распределенного по шкале; и, более того, было обнаружено, что рассматриваемая формула дает результаты большой точности в широком диапазоне температур для любого вида платиновой проволоки.

Перед тем как перейти к формуле Каллендара, будет объяснен термин «градусы по платиновой шкале». Такие градусы получаются при допущении, что увеличение сопротивления платины является равномерным при всех температурах; то есть, что температурно-резистивная кривая является прямой линией, а не параболой. Например, кусок платиновой проволоки с сопротивлением 2,6 ома при 0° C покажет увеличение до 3,6 ома при 100° C — прибавление 1 ома на 100°. Мы теперь предполагаем, что дальнейшее увеличение на 1 ом, доводящее общую сумму до 4,6 ома, будет представлять увеличение на 100°, или температуру 200°. Аналогично, общее сопротивление 5,6 ома указывало бы 300°, а 12,6 ома — 1000°. Температурная шкала, полученная этим процессом экстраполяции, называется «платиновой шкалой» и значительно отличается от истинной или газовой шкалы, причем разница становится больше по мере повышения температуры. Это показано на рис. 32, где A представляет истинную параболическую связь между сопротивлением и температурой, а B — предполагаемую прямолинейную связь. Считывая с кривой A, температура, соответствующая сопротивлению 8 ом, составляет 600° C; но с B видно, что то же сопротивление представляет только 545° C, что является «температурой по платиновой шкале», к которой относится это сопротивление. Осмотр рис. 32 показывает, что при всех температурах, кроме диапазона между 0° и 100°, показания по платиновой шкале для данных сопротивлений меньше, чем те, что указаны по газовой шкале.

Формула Каллендара выражается в терминах разности между показаниями газовой шкалы и платиновой шкалы и принимает вид

t - p = δ { (t / 100)^2 - (t / 100) } где t = температура по газовой шкале, p = температура по платиновой шкале. δ = константа, зависящая от чистоты проволоки.

Рис. 32. — Связь между сопротивлением платины и температурой: A, по газовой шкале; B, по платиновой шкале.

Чтобы определить значение δ, необходимо измерить сопротивление проволоки при 0°, 100° и третьей температуре, которая должна быть значительно выше 100°. Показания при 0° и 100° необходимы для установления платиновой шкалы температур; третье показание требуется для вычисления значения δ, так как p и t равны при 0° и 100°, эти точки формируют основу обеих шкал. Пример прилагается, чтобы прояснить этот вопрос.

Пример. Платиновая проволока имеет сопротивление в тающем льду 2,6 Ом; в паре — 3,6 Ом; в кипящей сере — 6,815 Ом. Найти значение δ, если температура кипения серы по газовой шкале составляет 444,5°.

Поскольку увеличение сопротивления на (3,6 - 2,6) = 1 Ом соответствует 100°, наблюдаемое увеличение в кипящей сере (6,815 - 2,6) = 4,215 Ом будет соответствовать температуре по платиновой шкале, равной (4,215 × 100) / 1 = 421,5° p.

Применяя формулу Каллендара,

(444,5 - 421,5) = δ { (444,5 / 100)^2 - (444,5 / 100) }

значение δ оказывается равным 1,5.

В своих экспериментах Каллендар использовал точку кипения серы в качестве третьей опорной точки и определил эту температуру по газовой шкале с высокой точностью. Необходимость предельной точности при применении этой формулы становится очевидной, если отметить влияние на значение δ малых различий в цифрах, выбранных в приведенном выше примере. Если, например, принять температуру кипения серы по газовой шкале на 2° ниже, то есть 442,5°, значение δ составило бы 1,37; а вызванная этим ошибка при 1200° C достигла бы 17°. Такое же расхождение наблюдалось бы, если бы сопротивление в кипящей сере было принято равным 6,835 Ом, что составляет ошибку в 0,02 Ом; и еще большая ошибка возникла бы, если бы разность сопротивлений при 0° и 100° была измерена как 0,99 Ом вместо 1 Ом. На основании обширного опыта работы с трудностями, сопутствующими точному определению значения δ, автор пришел к выводу, что надежный результат может быть получен только при использовании измерительных приборов высочайшей точности и принятии тщательных мер предосторожности для обеспечения точной коррекции изменений температуры кипения воды и серы, вызванных колебаниями атмосферного давления. Если под рукой нет необходимых средств, оператору рекомендуется откалибровать пирометр сопротивления по нескольким фиксированным точкам и построить калибровочную кривую способом, рекомендованным для термоэлектрического пирометра.

Если пирометр сопротивления откалиброван для отсчета в градусах платиновой шкалы и известно значение δ для данной проволоки, то правильные температуры по газовой шкале можно рассчитать по формуле Каллендара. В таблице на следующей странице приведены результаты ряда расчетов, выполненных таким образом.

Изменения сопротивления платины при постоянном нагреве. Сопротивление платины претерпевает постепенное изменение, если проволока постоянно находится при температуре выше каления; и если температура превышает 1000° C, изменение со временем становится весьма заметным, что приводит к серьезным ошибкам в показаниях температуры при использовании в пирометре. Рассматриваемое изменение обусловлено, как показал сэр Уильям Крукс, тем фактом, что платина заметно испаряется при температуре выше 1000° C, вследствие чего диаметр проволоки уменьшается. Это изменение представляет собой серьезный недостаток при использовании пирометров сопротивления для температур, превышающих 1000° C.

Сравнение газовой и платиновой шкал. δ = 1,5.

Platinum Air Thermometer Difference

Thermometer Reading (t - Pt.).

Reading (Pt.). t (deg. C.).

-100 -97·1 + 2·9

0 0 0

50 49·6 - 0·04

100 100 0

200 203·1 3·1

300 309·8 9·8

400 420·2 20·2

500 534·9 34·9

600 654·4 54·4

700 779·4 79·4

800 910·7 110·7

900 1049·4 149·4

1000 1197·0 197·0

1100 1355·0 255·0

1200 1526·7 326·7

1300 1716·0 416·0

Термины, используемые в пирометрии сопротивления. Вслед за исследованиями Каллендара и других ученых в употребление вошли определенные термины, относящиеся к пирометрам сопротивления, которые будут определены ниже.

(1) Основной интервал — это увеличение сопротивления между 0° C и 100° C, или R100 - R0. Следует помнить, что увеличения сопротивления между 200° и 300° или 800° и 900° (все температуры взяты по газовой шкале) отличаются от основного интервала.

(2) Основной коэффициент — это та доля сопротивления при 0° C, на которую оно увеличивается в среднем на один градус в интервале от 0° до 100°, или

R100 - R0

—————

R0 × 100

Эта величина в действительности представляет собой средний температурный коэффициент в интервале от 0° до 100°. Для чистой платины это значение составляет 1/260 или 0,003846.

(3) Основной нуль — это температура по платиновой шкале, при которой сопротивление обратилось бы в нуль; очевидно, что это величина, обратная (2), с отрицательным знаком, или

R0 × 100

- —————

R100 - R0

Для чистой платины эта температура составила бы -260° p, поскольку предполагается, что среднее увеличение или уменьшение на градус сохраняется во всем диапазоне; то есть принимается, что на каждый градус охлаждения металла потеря сопротивления составляет 1/260 сопротивления при 0°. Следовательно, при -260° p сопротивление, согласно этому допущению, обратилось бы в нуль.

(4) Формула разности — это выражение, которое дает связь между температурами по газовой шкале и платиновой шкале, или

t - p = δ { (t / 100)^2 - (t / 100) }

Эта формула уже была подробно рассмотрена.

(5) Платиновая постоянная — это δ в приведенном выше выражении. Значение для чистой платины составляет около 1,5, но небольшие количества примесей могут значительно изменить эту цифру. Однако справедливость формулы (4) не зависит от изменений δ, так как значение p будет соответствующим образом изменяться.

Рис. 33. Платиновый пирометр сопротивления.

Практические типы пирометров сопротивления. Типичный тип пирометра сопротивления, изготовленный компанией Cambridge and Paul Instrument Company, проиллюстрирован на рис. 33. Катушка из платиновой проволоки намотана на края слюдяного каркаса, состоящего из двух полосок слюды, скрепленных под прямым углом так, чтобы в сечении образовать знак +. Этот метод намотки принадлежит Каллендару, который обнаружил, что слюда химически инертна по отношению к платине даже при высоких температурах. Выводы, также выполненные из платиновой проволоки, проходят от катушки через слюдяные шайбы к клеммам, закрепленным на головке из самшита. Вторая проволока, не соединенная с катушкой, но идентичная по длине и диаметру обычным выводам, согнута в две параллельные ветви, которые пропущены через слюдяные шайбы рядом с выводами и подведены ко второй паре клемм в головке. Функция этой проволоки заключается в компенсации изменений сопротивления выводов при нагреве путем противопоставления компенсационной проволоки пирометру в измерительной схеме; при этом сопротивления выводов и проволоки, будучи равными, взаимно уничтожаются, и в результате измеряется только сопротивление катушки. На рис. 34 показаны соединения для моста Уитстона при использовании этого метода компенсации, где a и b представляют два равных фиксированных сопротивления, P — катушку пирометра, x — выводы, L — компенсационную проволоку, а d — регулируемое сопротивление. Когда на гальванометре не наблюдается отклонения,

a / b = (x + P) / (L + d)

и поскольку a = b и x = L, отсюда следует, что P = d.

Защитная трубка, используемая компанией Cambridge and Paul Instrument Company, изготовлена из фарфора, который, как установлено, полностью защищает платину от печных газов, но является чрезвычайно хрупким, и для использования в цеховых условиях его следует защищать внешней железной оболочкой.

Рис. 34. Мост Уитстона, используемый с пирометром сопротивления.

Пирометры сопротивления других фирм отличаются в деталях от вышеописанных. В пирометре Сименса катушка намотана на специальную огнеупорную глину и защищена железной оболочкой, пространство между катушкой и оболочкой заполнено магнезией, которая эффективно предотвращает коррозию платины; компенсация осуществляется с помощью одной проволоки, проходящей по центру и соединенной с одним концом катушки, при этом для измерения используется специальная форма моста Уитстона. В приборах, изготовленных Р. У. Полом, катушка выполнена из плоской ленты, прокатанной из проволоки, намотанной на слюду и защищенной кварцевой трубкой и внешней железной оболочкой. Компания Leeds-Northrup из Филадельфии использует стержень из обсидиана, на который наматывается катушка, а также выпускает модель, в которой катушка намотана таким образом, что является самонесущей, что позволяет обойтись без каркаса. Во всех случаях катушка наматывается безындуктивно, т.е. проволока перед намоткой в спираль складывается вдвое.

Нулевое сопротивление данного прибора зависит от точности используемых измерительных приборов и от степени точности, которую желательно достичь. Если, например, предполагается проводить отсчет с точностью до 1° C с помощью приборов, способных измерять до 1/100 Ом, удобным нулевым сопротивлением будет 2,6 Ом; установлено, что для чистой платины сопротивление возрастает с 2,6 Ом при 0° до 3,6 Ом при 100° C, что составляет увеличение на 1/100 Ом на 1° C. При использовании менее точных измерительных устройств для той же степени точности потребуется соответственно более высокое нулевое сопротивление; так, если минимальное значение, обнаруживаемое измерительным устройством, составляет 1/25 Ом, то нулевое сопротивление 10,4 Ом позволило бы наблюдать 1° C. Очевидно, что подходящее нулевое сопротивление можно рассчитать аналогичным образом во всех случаях, когда известны пределы измерительного прибора и задан минимальный температурный интервал.

Для работы при температурах выше каления выводы от катушки всегда должны быть выполнены из платины. Медные выводы при нагревании выделяют пары в количестве, достаточном для воздействия на платину; то же самое в большей степени относится ко всем видам припоя. Однако для работы при низких температурах можно использовать медные выводы, что снижает стоимость прибора. Слюда при температуре выше 1000° C имеет тенденцию крошиться, а большинство ее видов плавятся при 1300° C или ниже; поэтому прибор со слюдяной намоткой не следует использовать непрерывно при температуре выше 1000° C. Намотка на огнеупорной глине, используемая Сименсом, позволяет проводить эпизодические измерения до 1400° C; то же самое относится к проволокам, намотанным на обсидиан (температура плавления = 1550° C), или к тем, в которых катушка является самонесущей. Однако, как упоминалось ранее, изменения в самой платине делают непрерывные показания выше 1000° C неточными уже через короткое время.

Было отмечено, что с помощью точных измерительных приборов можно измерить сопротивление, соответствующее изменению на 1° C; и на первый взгляд может показаться, что метод сопротивления на практике значительно точнее термоэлектрического. Если бы нужно было измерить идеально постоянную температуру, пирометр сопротивления, несомненно, дал бы более точные показания; но постоянство температуры в пределах 10° C редко достижимо в газовых или угольных печах или других горячих пространствах, где используются пирометры. Точность пирометра в цеховых условиях поэтому зависит от быстроты, с которой он реагирует на колебания температуры, на что, очевидно, будет влиять теплопроводность оболочки. Поскольку пирометр сопротивления необходимо защищать фарфоровой или кварцевой оболочкой, которые являются плохими проводниками тепла, этот прибор, как следствие, не способен следить за быстро меняющейся температурой. То же самое относится к магнезитовой набивке, используемой в модели Сименса; тогда как термоэлектрический пирометр часто достаточно защищен железной трубкой, которая передает тепло с достаточной свободой. Таким образом, превосходная чувствительность метода сопротивления сводится на нет инерционностью его показаний; и для считывания изменяющихся температур термоэлектрический пирометр по меньшей мере столь же точен. Однако, если можно поддерживать постоянную температуру, как при определении точек плавления или при использовании экспериментальных печей, способных к точной регулировке, показания установившейся температуры могут быть получены с большей точностью при использовании пирометра сопротивления.

Индикаторы для пирометров сопротивления. Все существующие индикаторы для пирометров сопротивления в действительности представляют собой комплекты для измерения сопротивления либо с помощью моста Уитстона, дифференциального гальванометра или другого метода, причем сопротивление пересчитывается на шкале в соответствующие температуры. Далее будут описаны типичные примеры.

Рис. 35. Дисковый индикатор Сименса.

Индикатор Сименса. Этот прибор основан на принципе моста Уитстона и показан на рис. 35. Гальванометр установлен в центре шкалы, по краю которой закреплено кольцо, на которое в форме спирали намотано регулируемое сопротивление. Предусмотрены соответствующие клеммы с надписями, к которым подключаются батарея, выводы пирометра и компенсатор. Латунный рычаг, подвижный вокруг центра шкалы, заканчивается нажимным ключом, который перемещается по регулируемому сопротивлению; ключ включен в цепь батареи. Фиксированные известные сопротивления расположены внутри индикатора. Регулировка заключается в перемещении ключа по окружности до тех пор, пока при нажатии на гальванометре не будет получено нулевое отклонение. Указательный конец подвижного рычага затем показывает температуру пирометра на шкале, которая размечена в температурах, соответствующих сопротивлению, противопоставленному пирометру для различных положений ключа. При снятии показаний оператор руководствуется тем фактом, что когда указанная температура слишком высока, стрелка гальванометра будет отклоняться в одну сторону; тогда как если слишком низка, будет получено противоположное отклонение. Промежуточное положение нулевого отклонения должно быть найдено путем подбора; и процедура не должна занимать более двух минут, если наблюдатель имеет приблизительное представление об измеряемой температуре.

Рис. 36. Индикатор Уиппла.

Индикатор Уиппла. Этот прибор (рис. 36) используется компанией Cambridge and Paul Instrument Company и также представляет собой форму моста Уитстона. Выводы пирометра и компенсатор подключаются к соответствующим клеммам T с надписями, а батарея — к другим клеммам на противоположной стороне ящика. Стрелка гальванометра видна через небольшое окно B, а батарея из двух сухих элементов расположена сбоку ящика. Фиксированные сопротивления находятся внутри, а регулируемое сопротивление состоит из непрерывной проволоки, намотанной на барабан, который можно вращать с помощью рукоятки H. Вал, соединяющий H с барабаном, имеет резьбу и работает в гайке, так что вращение H вызывает спиральное движение барабана. Регулировка заключается во вращении H до тех пор, пока при нажатии ключа F не будет наблюдаться отклонения стрелки гальванометра. Температура пирометра затем считывается непосредственно с бумажной шкалы, намотанной на барабан и вращающейся вместе с ним, видимой через окно A, причем показание указывается фиксированной стрелкой. Это устройство представляет собой компактный и удобный индикатор.

Рис. 37. Индикатор Харриса.

Индикатор Харриса. В индикаторах Сименса и Уиппла перед снятием показаний необходимо регулировать сопротивление до тех пор, пока гальванометр не покажет нулевое отклонение — операция, которая требует времени и определенного навыка. Этого недостатка лишен индикатор Харриса, изготовленный Р. У. Полом и показанный на рис. 37. Этот прибор представляет собой особую форму омметра, который автоматически показывает сопротивление пирометра по движению стрелки; шкала, однако, разделена так, чтобы показывать соответствующие температуры. В этом индикаторе шкалу можно настроить на уведомление о превышении температуры — скажем, на 100° — сверх заданного фиксированного числа, и, следовательно, он способен давать точные показания в рабочем диапазоне, для которого используется. Его также можно подключить так, чтобы вся шкала представляла полный диапазон — скажем, от 0° до 1000° C — или другой заданный интервал. Преимущество этого прибора заключается в том, что манипуляции с ним гораздо проще, чем с описанными ранее индикаторами.

Индикатор Leeds-Northrup. В этом аппарате используется принцип моста Уитстона, но гальванометр снабжен шкалой, разделенной на температуры. Предусмотрены катушки, соответствующие увеличению сопротивления из-за повышения температуры пирометра на 100° C, и путем включения этих катушек в цепь температура получается с точностью до ближайших 100°. Если температура была точно на ровной сотне — скажем, 700° — стрелка гальванометра была бы на нуле своей шкалы; но если теперь температура повысилась, система перестала бы быть сбалансированной, и стрелка гальванометра переместилась бы по своей шкале на величину, зависящую от разности потенциалов на его клеммах. Очень чувствительный гальванометр дал бы отклонение до конца шкалы при небольшом отклонении от правильного баланса системы; но при использовании менее чувствительного прибора стрелка оставалась бы в пределах шкалы; и чем больше увеличение сопротивления, тем больше было бы отклонение. В таком случае можно разделить шкалу гальванометра для отсчета температур, соответствующих заданному превышению над температурой катушек, включенных в цепь. В одной из моделей индикатора Leeds-Northrup вся шкала разделена таким образом для отсчета 100°, и показание получается путем добавления цифры, показанной на гальванометре, к сотням, представленным включенными катушками. В другой модели гальванометр имеет центральный нуль, а его шкала разделена как вправо, так и влево, причем одна сторона дает количество градусов выше, а другая — ниже ближайшей сотни. Таким образом, наблюдения гораздо проще, чем в случае, когда требуется регулировка до состояния нулевого отклонения.

Дифференциальный индикатор Сименса. Эта форма индикатора все еще используется и состоит из дифференциального гальванометра и ящика магазинов сопротивлений, соединенных, как показано на рис. 30. Регулируя катушки до тех пор, пока не будет получено нулевое отклонение, получают сопротивление пирометра, а соответствующую температуру считывают по предоставленным таблицам. Эта форма индикатора предпочтительна для некоторых пользователей, но она менее чувствительна, чем более современный индикатор с мостом Уитстона, выпускаемый этой фирмой (рис. 35), и столь же сложна в обращении.

Самописцы для пирометров сопротивления. Ценность записей при работе с высокими температурами привела к изобретению регистрирующих механизмов для использования с пирометрами сопротивления. Форма, широко используемая в Великобритании, — это прибор, разработанный Каллендаром, показанный на рис. 38, и состоящий из механизма для автоматического восстановления баланса сопротивлений в цепи моста Уитстона таким образом, чтобы указывать существующее сопротивление на диаграмме. Для этой цели подвижная катушка гальванометра несет стрелку или контактный рычаг, который при отклонении вправо или влево замыкает одну из двух электрических цепей. Замыкание любой из цепей приводит в действие часовой механизм, который заставляет ползунок с пером перемещаться по проволоке моста до тех пор, пока баланс не будет восстановлен, и попутно производить отметку чернилами на бумаге, намотанной на барабан, который вращается с известной скоростью. Когда сопротивление пирометра сбалансировано, стрелка гальванометра будет находиться в центральном положении, а ползунок — в покое; тогда как повышение температуры, вызывающее увеличение сопротивления пирометра, приведет к отклонению стрелки и замыканию цепи, что вводит большее сопротивление в противовес пирометру. Падение температуры аналогичным образом приведет к освобождению второго механизма из-за отклонения стрелки в противоположном направлении, в результате чего ползунок переместится так, чтобы противопоставить пирометру меньшее сопротивление. Если диаграмма разделена по горизонтали на равные промежутки, представляющие равные приращения или уменьшения сопротивления, они могут быть размечены для представления градусов по платиновой шкале, которые могут быть переведены в обычные градусы путем обращения к таблице пересчета. В умелых и опытных руках этот самописец дает отличные результаты, и ценность полученных записей ясно видна при изучении примера, показанного на рис. 39, который представляет колебания температуры печи отжига в течение девяти часов. Следует отметить, что в течение периода, охваченного работой рабочего A, печь получала постоянное и внимательное обслуживание; но рабочий B, очевидно, заметно пренебрегал своими обязанностями в двух отдельных случаях.

Рис. 38. Самописец Каллендара.

Рис. 39. Запись, полученная с помощью самописца Каллендара.

Самописец Leeds-Northrup. В самописце Каллендара стрелка, замыкающая электрические цепи, прижимается к контактной поверхности лишь небольшой силой, обусловленной осевым скручиванием катушки гальванометра, что требует использования деликатного механизма, если необходимо обеспечить надежность действия. Более надежный контакт обеспечивается в приборе, изготовленном компанией Leeds-Northrup из Филадельфии, с помощью прерывистого действия, которое будет понятно из прилагаемого чертежа (рис. 40). Стрелка гальванометра заканчивается платиновым наконечником P, который движется между двумя блоками, верхний из которых состоит из двух серебряных частей A и B, разделенных полоской слоновой кости I, в то время как нижний блок C представляет собой еще одну серебряную деталь, которая периодически перемещается вверх и вниз электромагнитным устройством, не показанным на чертеже. Когда гальванометр находится в положении баланса, наконечник стрелки находится под деталью из слоновой кости I; и когда C поднимается, наконечник P прижимается к слоновой кости, и ток от батареи не проходит ни через одну из цепей E или F. Если, однако, кончик стрелки находится под A из-за изменения температуры пирометра, то при подъеме C цепь через E будет замкнута; и аналогично, если под B, будет установлена цепь через F. Результатом в любом случае является приведение в действие механизма, который перемещает ползунок с пером по проволоке сопротивления, противопоставленной пирометру, таким образом, чтобы восстановить баланс. Таким образом обеспечивается надежность контакта, что позволяет сделать все детали прочными. Сам самописец показан на рис. 41, где видно, что ползунок несет обычное стилографическое перо, контактирующее с диаграммой. Этот самописец работает по методу дифференциального гальванометра; а регулируемое сопротивление, по которому перемещается ползунок, состоит из манганиновой проволоки, намотанной на конический сердечник таким образом, что горизонтальные перемещения представляют равные изменения температуры, а не сопротивления, что избавляет от необходимости переводить показания платиновой шкалы в обычные градусы. Производители заявляют о согласованных и точных результатах в сочетании с прочной конструкцией этого прибора. Другой тип самописца, выпускаемый этой фирмой (рис. 26), также может использоваться в сочетании с пирометром сопротивления. В этом случае описанные движения вводят или исключают сопротивление, противопоставленное пирометру в цепи моста Уитстона, до тех пор, пока баланс не будет восстановлен.

Рис. 40. Принцип работы самописца Leeds-Northrup.

Рис. 41. Самописец Leeds-Northrup.

Самописец Пола. Этот прибор, используемый для термоэлектрических пирометров, уже был описан. Заменив гальванометр индикатором Харриса и используя подходящую диаграмму, тот же механизм служит для записи показаний пирометра сопротивления.

Установки пирометров сопротивления. Метод сопротивления не может быть так легко применен для целей централизованно управляемой установки, как термоэлектрический, из-за трудности производства набора пирометров с точно одинаковым сопротивлением. Однако внедрение метода омметра для измерения сопротивлений, как в индикаторе Харриса (стр. 122), сделало этот проект осуществимым, поскольку в этой схеме можно привести набор пирометров к общему сопротивлению путем добавления необходимого количества в виде проволоки с пренебрежимо малым температурным коэффициентом. Несколько приборов, приведенных таким образом к нулевому сопротивлению, например, 3 Ом, могут быть затем подключены к самописцу Харриса и дадут очень близкие результаты. Однако по ряду причин термоэлектрическая установка предпочтительнее.

Эксплуатация пирометров сопротивления. Не рекомендуется использовать пирометры сопротивления непрерывно при температуре выше 900° C (1650° F), хотя эпизодические измерения можно проводить до 1200° C (2190° F). Необходимо соблюдать большую осторожность, чтобы металлические пары или печные газы не проникли внутрь, и по этой причине треснувшую или дефектную оболочку следует немедленно заменить. Поскольку сопротивление постепенно меняется, даже если не превышается 900° C, показания следует проверять в фиксированной точке вблизи рабочей температуры и вносить поправку на наблюдаемую ошибку. Другой метод коррекции, рекомендованный некоторыми производителями, заключается в измерении сопротивления в тающем льду, определении того, насколько оно отличается от нулевого сопротивления, отмеченного при калибровке индикатора, и внесении поправки простой пропорцией. Так, если наблюдаемое сопротивление в тающем льду составляло 10,2 Ом, а исходное было 10,0, показание на индикаторе умножается на 10,0/10,2 = 0,98; эта коррекция предполагает линейную зависимость между сопротивлением и температурой и поэтому является лишь приблизительной. Вообще говоря, любой серьезный дефект влечет за собой отправку прибора производителю, так как для выполнения необходимого ремонта требуется особая квалификация.

Поскольку индикаторы обычно не являются автоматическими в действии, при обращении с ними следует соблюдать осторожность, чтобы не повредить какую-либо часть, особенно гальванометр; и не рекомендуется доверять приборы неквалифицированным наблюдателям. Замечания, касающиеся самописцев и защитных оболочек применительно к термоэлектрическим пирометрам (стр. 92), в равной степени применимы и в данном случае.

Специальное применение пирометров сопротивления. Во всех случаях, когда требуется точный отсчет и можно обеспечить стабильную температуру, пирометр сопротивления может быть использован с преимуществом. Так, для точного определения точек плавления и кипения или для точных отсчетов температуры в экспериментальных печах пирометр сопротивления превосходит приборы других типов. С другой стороны, он не способен реагировать на изменения с той же быстротой, что и термопара, и поэтому уступает для таких целей, как определение точек рекалесценции или температуры выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. Метод сопротивления может применяться для атмосферных и очень низких температур (сжиженные газы и т. д.) для точного измерения установившихся условий, причем ниже 400° C иногда вместо платины используется никелевая проволока. Многие холодильные склады оснащены термометрами сопротивления, температура которых считывается непосредственно по гальванометру, включенному в мост Уитстона и показывающему отклонение, зависящее от величины разбаланса моста. Таким образом можно точно считывать изменения температуры чувствительного элемента. Подходит ли метод сопротивления для данной цели, должно решаться исходя из трех факторов: (1) измеряемая температура, которая не должна постоянно превышать 1000° C; (2) требуемая степень точности (термоэлектрический пирометр дает результаты с точностью до 10° C); (3) стабильность измеряемой температуры, так как быстрые изменения нелегко отображаются пирометрами сопротивления.

Одним из преимуществ пирометров сопротивления является то, что показания не зависят от сопротивления проводов, используемых для соединения пирометра с индикатором, так как такие провода дублируются и противопоставляются друг другу в измерительном устройстве, благодаря чему их сопротивление взаимно уничтожается. Следовательно, одно и то же показание получается на любом расстоянии, и, кроме того, температура головки пирометра может меняться в любой степени, не влияя на показания. Это пункты превосходства над термоэлектрическим методом; но, с другой стороны, пирометры сопротивления и индикаторы более дорогостоящие, более хрупкие, их труднее ремонтировать, они требуют более квалифицированного обслуживания и более склонны к выходу из строя при использовании в промышленных целях. Эти недостатки привели к ограничению использования пирометров сопротивления специальными целями, а основная масса наблюдений проводится с помощью термоэлектрических пирометров.