28十二月2023電氣測試技術46熱電阻熱電阻分類

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12/28/20232第四章非電量的電測技術一、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。12/28/20233第四章非電量的電測技術鉑電阻的純度

鉑電阻的純度以R100/R0表示，R100表示在標準大氣壓下水沸點時的鉑的電阻值。國際溫標規定，作為基準器的鉑電阻，其R100/R0不得小于1.3925。我國工業用鉑電阻分度號為BA1、BA2，其R100/R0=1.391。用途：鋼鐵、地質、石油、化工等生產工藝流程,各種食品加工、空調設備及冷凍庫、恒溫槽等的溫度檢測與控制中。12/28/20234第四章非電量的電測技術熱電阻分度表如何根據已知熱電阻的電阻值，得出熱電阻感應到的溫度?分度表查詢（由于熱電阻的非線性）P356（Pt100）Rt＝315.20Ω，對應的溫度是？（Pt100）T＝605℃目前，我國常用的工業鉑電阻有：分度號Pt46，R0＝46.00Ω；分度號Pt100，R0＝100.00Ω；標準鉑電阻或實驗室用鉑電阻的為10.00Ω或30.00Ω。由于鉑電阻具有精度高、穩定性好、性能可靠和復現性好等特點，國際溫標規定，從-259.34~630.74℃溫域內以鉑電阻溫度計作為基準器制定其它溫度標準。12/28/20235第四章非電量的電測技術12/28/20236第四章非電量的電測技術2、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。12/28/20237第四章非電量的電測技術P358（Cu50）Rt＝71.40Ω，對應溫度是？（Cu50）T＝100℃12/28/20238第四章非電量的電測技術3、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（yin）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。12/28/20239第四章非電量的電測技術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12/28/202310第四章非電量的電測技術感溫元件結構普通（裝配式）鉑電阻12/28/202311第四章非電量的電測技術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?？芍苯佑勉~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12/28/202312第四章非電量的電測技術薄膜鉑熱電阻元件，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12/28/202313第四章非電量的電測技術二、測量電路U0為指示電表，R1、R2、R3為固定電阻，RP為零位調節電阻(適應不同熱電阻而設置)。熱電阻都通過電阻分別為RL1＝RL2＝RL3的三根導線和電橋連接。若R3＝100Ω，Rt為Pt100，R0＝100Ω，則RP＝0Ω。Rt為Pt46，R0＝46Ω，則RP＝54Ω。1、三線橋接法12/28/202314第四章非電量的電測技術當溫度變化時，引線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。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。在實驗室精密測量時，采用四線連接法。12/28/202315第四章非電量的電測技術2、四線連接法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，RN、Rt測量中都有接觸電勢。引線2和3在測量時沒有電流，引線電阻無影響RN標準電阻Rt熱電阻測量時，開關S2分別切換到RN、Rt上壓降。Rt＝（Ut/UN）RN12/28/202316第四章非電量的電測技術例4-13在較窄溫域內鉑電阻與溫度關系可視為線性

Pt100的R0=100Ω，α=0.00394Ω/℃。圖4-88是鉑電阻二線制接入橋路，已知R1=R2=1000Ω，R3=100Ω，引線電阻r=5Ω，被測溫度t=300℃。求二線制接法引起的測量誤差。解：t=300℃時，熱電阻的阻值為：按圖4-87a三線制接法，引線電阻不會引起誤差，（RP=0）其輸出電壓為：12/28/202317第四章非電量的電測技術圖4-88熱電阻兩線制接入橋路按圖4-88二線制接法，輸出電壓為：因此引起的相對誤差為：由此可見，兩線制接法引線電阻引起的誤差是相當大的。使用時必須引起足夠重視。12/28/202318第四章非電量的電測技術三、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。12/28/202319第四章非電量的電測技術2、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。當介質處于靜止狀態時，電橋處于平衡狀態，流量計沒有指示。當介質流動時，由于介質流動帶走熱量，溫度的變化引起阻值變化，電橋失去平衡而有輸出，電流計指示直接反映了流量的大小。12/28/202320第四章非電量的電測技術3、利用