關于熱電阻傳感器2023/7/3第四章非電量的電測技術1第1頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術2熱電阻分類

按材料分，熱電阻傳感器可分為金屬熱電阻式和半導體熱電阻式兩大類，前者簡稱熱電阻，后者簡稱熱敏電阻。按結構分，普通型熱電阻、鍇裝熱電阻、薄膜熱電阻按用途分，工業用熱電阻、精密標準電阻第2頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術3工作原理溫度升高，金屬內部原子晶格的振動加劇，從而使金屬內部的自由電子通過金屬導體時的阻礙增大，宏觀上表現出電阻率變大，電阻值增加，我們稱其為正溫度系數，即電阻值與溫度的變化趨勢相同。取一只100W/220V燈泡，用萬用表測量其電阻值，可以發現其冷態阻值只有幾十歐姆，而計算得到的額定熱態電阻值應為484

。第3頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術4一、金屬熱電阻及其特性熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。1、鉑電阻鉑易于提純，在高溫和氧化性介質中物理化學性質穩定，電阻率較大，能耐較高的溫度；制成的鉑電阻輸出－輸入特性接近線性。鉑電阻的電阻值與溫度之間的關系：A、B、C——常數鉑電阻制成的溫度計，除作溫度標準外，還廣泛應用于高精度的工業測量。由于鉑為貴金屬，一般在測量精度要求不高和測溫范圍較小時，均采用銅電阻。第4頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術52、銅電阻銅在-50～150℃范圍內銅電阻化學、物理性能穩定，輸出－輸入特性接近線性，價格低廉。銅電阻阻值與溫度變化之間的關系：式中A、B、C—常量當溫度高于100℃時易被氧化，因此適用于溫度較低和沒有浸蝕性的介質中工作。第5頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術63、其他熱電阻鎳使用溫度范圍是-50～100℃和-50～150℃。但目前應用較少：鎳非線性嚴重，材料提取也困難。但靈敏度都較高，穩定性好，在自動恒溫和溫度補償方面的應用較多。（我國定為標準化熱電阻）銦電阻適宜在-269～-258℃溫度范圍內使用，測溫精度高，靈敏度是鉑電阻的10倍，但是復現性差。錳電阻適宜在-271～-210℃溫度范圍內使用，靈敏度高，但是質脆易損壞。碳電阻適宜在-273～-268.5℃溫度范圍內使用，熱容量小，靈敏度高，價格低廉，操作簡便，但是熱穩定性較差。第6頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術7

熱電阻的結構比較簡單，一般將電阻絲統在云母、石英、陶瓷、塑料等絕緣骨架上，經過固定，外面再加上保護套管。但骨架性能的好壞，影響其測量精度、體積大小和使用壽命。下面是關于熱電阻的結構、類型的簡單了解第7頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術8感溫元件結構普通（裝配式）鉑電阻第8頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術9鎧裝式鉑電阻比裝配式鉑電阻直徑小，易彎曲，抗震性好，適宜安裝在裝配式鉑電阻無法安裝的場合。鎧裝式鉑電阻外保護套管采用不銹鋼，內充滿高密度氧化物絕緣體，因此，它具有很強的抗污染性能和優良的機械強度，適合安裝在環境惡劣的場合。可直接用銅導線和二次儀表相連接使用。由于它具有良好的電輸出特性，可為顯示儀、記錄儀、調節器、掃描器、數據記錄儀以及計算機提供準確的溫度變化信號。鎧裝式鉑電阻第9頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術10薄膜鉑熱電阻元件，把金屬鉑研制成粉漿，采用先進的激光噴濺薄膜技術，及光刻法和干燥蝕刻法把鉑附著在陶瓷基片上形成膜，引線經過激光調阻制成。鉑金屬的長期穩定性、可重復操作性、快速響應及較寬的工作溫度范圍等特性使其能夠適合多種應用。薄膜鉑熱電阻陶瓷、玻璃、薄膜鉑熱電阻元件第10頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術11二、測量電路及應用1、三線橋接法G為指示電表，R1、R2、R3為固定電阻，Ra為零位調節電阻。熱電阻都通過電阻分別為r1、r3、r3的三根導線和電橋連接，r2、r3分別接在相鄰的兩臂，當溫度變化時，只要它們的長度和電阻溫度系數相同，它們的電阻變化就不會影響電橋的狀態，即不會產生溫度誤差。r3r2r1第11頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術12電橋在零位調整時，應使R4＝Ra＋Rt0為電阻在參考溫度（如0℃）時的電阻值。三線連接法的缺點之一是可調電阻的接觸電阻和電橋臂的電阻相連，可能導致電橋的零點不穩。r3r2r1第12頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術13圖所示為四線連接法，調零的Rp電位器的接觸電阻和指示電表串聯，接觸電阻的不穩定不會破壞電橋的平衡和正常工作狀態。2、四線連接法第13頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術14學習查“鉑熱電阻分度表”附錄鉑熱電阻分度表p373第14頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術15三、熱電阻的應用1、熱電阻溫度計通常工業上用于測溫是采用鉑電阻和銅電阻作為敏感元件，測量電路用得較多的是電橋電路。為了克服環境溫度的影響常采用圖所示的三導線四分之一電橋電路。由于采用這種電路，熱電阻的兩根引線的電阻值被分配在兩個相鄰的橋臂中，如果，則由于環境溫度變化引起的引線電阻值變化造成的誤差被相互抵消。第15頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術162、熱電阻式流量計

熱電阻流量計的電原理圖。兩個鉑電阻探頭Rt1、Rt2，Rt1放在管道中央，它的散熱情況受介質流速的影響。Rt2放在溫度與流體相同，但不受介質流速影，響的小室中。當介質處于靜止狀