28December2024

熱電阻傳感器3.6.1金屬熱電阻及其特性3.6.2測(cè)量電路3.6.3熱電阻應(yīng)用實(shí)例28December2024熱電阻傳感器利用電阻隨溫度變化的特性制成的傳感器稱(chēng)熱電阻傳感器。熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測(cè)量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。

在工業(yè)應(yīng)用中，熱電偶一般適用于測(cè)量500℃以上的較高溫度。對(duì)于500℃以下的中、低溫度，熱電偶輸出的熱電勢(shì)很小，這對(duì)二次儀表的放大器、抗干擾措施等的要求就很高，否則難以實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量；而且，在較低的溫度區(qū)域，冷端溫度的變化所引起的相對(duì)誤差也非常突出。測(cè)量中、低溫度，一般使用熱電阻溫度測(cè)量?jī)x表較為合適。28December20243.6.1金屬熱電阻及其特性熱電阻傳感器按其制造材料來(lái)分，可分為金屬熱電阻及半導(dǎo)體熱電阻兩大類(lèi)；按其結(jié)構(gòu)來(lái)分，有普通型熱電阻、鎧裝熱電阻及薄膜熱電阻；按其用途來(lái)分，有工業(yè)用熱電阻、精密的和標(biāo)準(zhǔn)的熱電阻。熱電阻傳感器主要用于對(duì)溫度和溫度有關(guān)的參量（如壓力、流速）進(jìn)行測(cè)量。28December2024在0～850℃范圍內(nèi)，鉑電阻的電阻值與溫度的關(guān)系為

在–200℃～0℃范圍內(nèi)為：

式中R0、Rt——溫度為0及t℃時(shí)的鉑電阻的電阻值；

A、B、C——常數(shù)值，其中：

A=3.96847×10-3℃-1或3.94851×10-3℃-1

B=–5.847×10-7℃-2或–5.851×10-7℃-2

C=–4.22×10-12℃-4或–4.04×10-12℃-4Rt=R0（1+At+Bt2）Rt=R0[1+At+Bt2+C(t-100)t3]3.6.1.1金屬熱電阻及其特性-鉑電阻28December2024鉑電阻的純度鉑電阻的純度以R100/R0表示，R100表示在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水沸點(diǎn)時(shí)的鉑的電阻值。國(guó)際溫標(biāo)規(guī)定，作為基準(zhǔn)器的鉑電阻，其R100/R0不得小于1.3925。我國(guó)工業(yè)用鉑電阻分度號(hào)為BA1、BA2，其R100/R0=1.391。用途：鋼鐵、地質(zhì)、石油、化工等生產(chǎn)工藝流程,各種食品加工、空調(diào)設(shè)備及冷凍庫(kù)、恒溫槽等的溫度檢測(cè)與控制中。28December2024熱電阻分度表如何根據(jù)已知熱電阻的電阻值，得出熱電阻感應(yīng)到的溫度?分度表查詢(xún)（由于熱電阻的非線(xiàn)性）P356（Pt100）Rt＝315.20Ω，對(duì)應(yīng)的溫度是？（Pt100）T＝605℃目前，我國(guó)常用的工業(yè)鉑電阻有：分度號(hào)Pt46，R0＝46.00Ω

；分度號(hào)Pt100，R0＝100.00Ω；標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻或?qū)嶒?yàn)室用鉑電阻的

為10.00Ω或30.00Ω。由于鉑電阻具有精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠和復(fù)現(xiàn)性好等特點(diǎn)，國(guó)際溫標(biāo)規(guī)定，從-259.34~630.74℃溫域內(nèi)以鉑電阻溫度計(jì)作為基準(zhǔn)器制定其它溫度標(biāo)準(zhǔn)。28December2024銅電阻溫度傳感器P358（Cu50）Rt＝71.40Ω，對(duì)應(yīng)溫度是？（Cu50）T＝100℃鎳電阻溫度傳感器由于鎳熱電阻溫度系數(shù)較大，故其靈敏度高。我國(guó)雖已定其為標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻，但還未制定出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化分度表，故目前多用于溫度變化范圍小，靈敏度要求高的場(chǎng)合，如精密恒溫等。其它種類(lèi)28December20243.6.2測(cè)量電路熱電阻將溫度的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化量，常用平衡電橋或不平衡作為其測(cè)量電路。為了減小熱電阻的引線(xiàn)電阻和引線(xiàn)電阻隨溫度的變化而變化引起的測(cè)量誤差，工業(yè)測(cè)量用熱電阻用三線(xiàn)制接入橋路，見(jiàn)圖3-87a。為了減小熱電阻的引線(xiàn)電阻及引電阻隨減度變化而變化和由于接觸電阻及接觸電勢(shì)引起的測(cè)量誤差，在實(shí)驗(yàn)室精密測(cè)量時(shí)，熱電阻用四線(xiàn)制接入測(cè)量電路，見(jiàn)圖3-87b。圖3-87熱電阻測(cè)量電路a）三線(xiàn)制接入橋路b）四線(xiàn)制測(cè)量電路

28December2024例3-13

在較窄溫域內(nèi)鉑電阻與溫度關(guān)系可視為線(xiàn)性。Pt100的R0=100Ω，α=0.00394Ω/℃。圖3-88是鉑電阻二線(xiàn)制接入橋路，已知R1=R2=1000Ω，R3=100Ω，引線(xiàn)電阻r=5Ω，被測(cè)溫度t=300℃。求二線(xiàn)制接法引起的測(cè)量誤差。解：t=300℃時(shí)，熱電阻的阻值為：按圖3-87a三線(xiàn)制接法，引線(xiàn)電阻不會(huì)引起誤差，（RP=0）其輸出電壓為：圖3-88熱電阻兩線(xiàn)制接入橋路28December2024按圖3-88二線(xiàn)制接法，輸出電壓為：因此引起的相對(duì)誤差為：由此可見(jiàn)，兩線(xiàn)制接法引線(xiàn)電阻引起的誤差是相當(dāng)大的。使用時(shí)必須引起足夠重視。28December20243.6.3熱電阻應(yīng)用實(shí)例

熱電阻傳感器主要用于測(cè)量溫度以及與溫度有關(guān)的物理量，例如，壓力（真空度）、流量、氣體和液體的成分分析等。此外，可作溫度補(bǔ)償、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、火災(zāi)報(bào)警以及溫度控制等。其應(yīng)用是十分廣泛的。但是，熱電阻的特性是非線(xiàn)性的，利用熱電阻測(cè)溫時(shí)，必須進(jìn)行線(xiàn)性化，線(xiàn)性化方法很多，詳見(jiàn)第5章。這里介紹兩種簡(jiǎn)易的線(xiàn)性化方法。28December2024利用橋路線(xiàn)性化的數(shù)字測(cè)溫儀圖3-89線(xiàn)性化橋路圖

3-90具有線(xiàn)性化橋路的數(shù)字測(cè)溫儀28December2024