熱工測量儀表PPT 第3章2 熱電阻

1、第二節(jié)第二節(jié) 電阻溫度計電阻溫度計 第二節(jié)第二節(jié) 電阻溫度計電阻溫度計1) 原理：通過測阻值變化反應(yīng)溫度。原理：通過測阻值變化反應(yīng)溫度。2）分類：電阻是測量溫度的敏感元件，包）分類：電阻是測量溫度的敏感元件，包括導(dǎo)體和半導(dǎo)體兩種。括導(dǎo)體和半導(dǎo)體兩種。3）測溫范圍：）測溫范圍：200+5000C優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高。準(zhǔn)確度高。靈敏度高。中低溫下（靈敏度高。中低溫下（5000C以以下），輸出信號比熱電偶大。下），輸出信號比熱電偶大。輸出電信號輸出電信號, 便于遠(yuǎn)傳和切換。便于遠(yuǎn)傳和切換。第二節(jié)電阻溫度計第二節(jié)電阻溫度計主要內(nèi)容主要內(nèi)容 v第一節(jié)第一節(jié) 金屬測溫電阻金屬測溫電阻v第二節(jié)第二節(jié) 半導(dǎo)體

2、熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻v第三節(jié)第三節(jié) 熱電阻的校驗(yàn)熱電阻的校驗(yàn)第二節(jié)第二節(jié) 金屬測溫電阻金屬測溫電阻一、對金屬測溫電阻的要求一、對金屬測溫電阻的要求測溫?zé)犭娮璨牧媳仨殱M足：測溫?zé)犭娮璨牧媳仨殱M足：1）電阻溫度系數(shù)大）電阻溫度系數(shù)大 電阻系數(shù)：溫度變化電阻系數(shù)：溫度變化1 0C時電阻值的相對時電阻值的相對變化量變化量2）在測溫范圍內(nèi)物理及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。）在測溫范圍內(nèi)物理及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。3）有較大的電阻率。（電阻體積?。?。）有較大的電阻率。（電阻體積?。?。4）線性度好。）線性度好。5）復(fù)現(xiàn)性好，）復(fù)現(xiàn)性好，6）價格便宜。）價格便宜。工業(yè)用的熱電阻材料有鉑、銅、鐵、鎳。工業(yè)用的熱電阻材料有鉑、銅、鐵

3、、鎳。鐵難提純，我國目前只生產(chǎn)鐵難提純，我國目前只生產(chǎn)鉑、銅、鎳鉑、銅、鎳dtdRRdtRdR1二、標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻二、標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻1鉑電阻鉑電阻2 銅電阻銅電阻3 鎳電阻鎳電阻4 其它低溫用熱電阻其它低溫用熱電阻二、標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻二、標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻1鉑電阻鉑電阻特點(diǎn)：穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、性能可靠。特點(diǎn)：穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、性能可靠。原因：鉑在氧化氣氛、甚至高溫下物理、原因：鉑在氧化氣氛、甚至高溫下物理、化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定測溫范圍：測溫范圍：13.8033K-961.78 0C應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室中v注意：鉑在還原性氣氛尤其在高溫還原注意：鉑在還原性

4、氣氛尤其在高溫還原性氣氛中，容易被污染，導(dǎo)致鉑絲變脆，性氣氛中，容易被污染，導(dǎo)致鉑絲變脆，并改變電阻與溫度間的關(guān)系。因此必須并改變電阻與溫度間的關(guān)系。因此必須用保護(hù)套管把電阻體與有害氣氛隔離用保護(hù)套管把電阻體與有害氣氛隔離Pt10和和Pt100。二、標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻二、標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻2 銅電阻銅電阻特點(diǎn)：電阻值與溫度關(guān)系幾乎線性，電阻特點(diǎn)：電阻值與溫度關(guān)系幾乎線性，電阻溫度系數(shù)較大，材料易提純，價格較便宜。溫度系數(shù)較大，材料易提純，價格較便宜。測溫范圍：測溫范圍：50-150 0C應(yīng)用范圍：測量準(zhǔn)確度要求不是很高，溫應(yīng)用范圍：測量準(zhǔn)確度要求不是很高，溫度較低的場合。度較低的場合。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：250

5、0C以上容易氧化，故只能在低以上容易氧化，故只能在低溫及沒有腐蝕的介質(zhì)中應(yīng)用，銅的電阻率溫及沒有腐蝕的介質(zhì)中應(yīng)用，銅的電阻率較小，較小，=0.017.mm2/m，銅的熱電阻體，銅的熱電阻體積較大。積較大。薄膜型及普通型鉑熱電阻 汽車用水溫傳感器及水溫表 銅熱電阻銅熱電阻鉑電阻溫度顯示、變送器三、工業(yè)用熱電阻的結(jié)構(gòu)三、工業(yè)用熱電阻的結(jié)構(gòu)一一 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 由熱電阻體、引出線、絕緣骨架、保護(hù)套管、由熱電阻體、引出線、絕緣骨架、保護(hù)套管、接線盒等部分組成接線盒等部分組成1 絕緣骨架絕緣骨架 作用：纏繞、支撐和固定熱電阻絲的支架。作用：纏繞、支撐和固定熱電阻絲的支架。 它的質(zhì)量影響技術(shù)指標(biāo)。它的質(zhì)量影響技

6、術(shù)指標(biāo)。 目前常用的材料目前常用的材料: 云母云母,玻璃玻璃,石英石英,陶瓷陶瓷,塑料塑料2 熱電阻體熱電阻體(1)云母骨架熱電阻云母骨架熱電阻(2)玻璃骨架熱電阻玻璃骨架熱電阻(3)陶瓷骨架熱電阻陶瓷骨架熱電阻(4)塑料骨架熱電阻塑料骨架熱電阻2 熱電阻體熱電阻體（1）云母骨架熱電阻：用直徑為）云母骨架熱電阻：用直徑為0.03-0.07 mm 的鉑絲，采用雙線無感繞制法繞在鋸齒的鉑絲，采用雙線無感繞制法繞在鋸齒形云母骨架上，兩面再各加云母片絕緣，形云母骨架上，兩面再各加云母片絕緣，外面用鉚釘及陶瓷卡件夾持而成。在裝入外面用鉚釘及陶瓷卡件夾持而成。在裝入保護(hù)套管時，云母骨架熱電阻體的兩面各保護(hù)

7、套管時，云母骨架熱電阻體的兩面各綁一個完成半圓形的彈簧片，它的作用是綁一個完成半圓形的彈簧片，它的作用是把電阻體固定在保護(hù)套管中間，這樣即可把電阻體固定在保護(hù)套管中間，這樣即可增加抗震及抗沖擊性能，又可加強(qiáng)熱傳導(dǎo)，增加抗震及抗沖擊性能，又可加強(qiáng)熱傳導(dǎo)，減小測溫后的之后和自熱影響絲。使用溫減小測溫后的之后和自熱影響絲。使用溫度度500 0C以下。以下。三、工業(yè)用熱電阻的結(jié)構(gòu)三、工業(yè)用熱電阻的結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)3 引出線引出線 1)定義：由定義：由熱電阻體至接線端子的連接導(dǎo)線熱電阻體至接線端子的連接導(dǎo)線稱為稱為引出線引出線。 2）問題：引出線有電阻值，影響測量精度。）問題：引出線有電阻值，影響測

8、量精度。 3）解決方法：）解決方法： （1）選擇特定材料）選擇特定材料 內(nèi)引出線要選用純度高，與電阻絲、接線端子之內(nèi)引出線要選用純度高，與電阻絲、接線端子之間產(chǎn)生的熱電勢小，而且在最高使用溫度下不間產(chǎn)生的熱電勢小，而且在最高使用溫度下不揮發(fā)、抗氧化、不變質(zhì)的材料。工業(yè)用鉑電阻揮發(fā)、抗氧化、不變質(zhì)的材料。工業(yè)用鉑電阻用用銀絲作引出線銀絲作引出線，高溫下用鎳絲作引出線。銅，高溫下用鎳絲作引出線。銅和鎳電阻可用和鎳電阻可用銅絲和鎳絲銅絲和鎳絲作引出線。引出線的作引出線。引出線的直徑比電阻絲的直徑大得多，這樣可減少引出直徑比電阻絲的直徑大得多，這樣可減少引出線電阻。線電阻。三、工業(yè)用熱電阻的結(jié)構(gòu)三、工

9、業(yè)用熱電阻的結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)國產(chǎn)熱電阻有二線制，三線制，四線制。國產(chǎn)熱電阻有二線制，三線制，四線制。（1）兩線制：在熱電阻的電阻絲兩端各連）兩線制：在熱電阻的電阻絲兩端各連接一根導(dǎo)線的引出線方式。這種熱電阻測接一根導(dǎo)線的引出線方式。這種熱電阻測溫時都存在引出線電阻變化產(chǎn)生的附加誤溫時都存在引出線電阻變化產(chǎn)生的附加誤差。差。 (2) 三線制：在熱電阻體的電阻絲的一端三線制：在熱電阻體的電阻絲的一端連接兩根引出線，另一端連接一根引出線。連接兩根引出線，另一端連接一根引出線。測溫時它可以消除引出線電阻的影響，故測溫時它可以消除引出線電阻的影響，故測溫準(zhǔn)確度高于兩線制電阻。測溫準(zhǔn)確度高于兩線制電阻

10、。三、工業(yè)用熱電阻的結(jié)構(gòu)三、工業(yè)用熱電阻的結(jié)構(gòu)3）解決方法：）解決方法：（2）接線方式）接線方式3 引出線引出線一、結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)(3)四線制四線制:在熱電阻體的電阻絲兩端各連出在熱電阻體的電阻絲兩端各連出兩根引出線。測溫時，它不僅可以消除引兩根引出線。測溫時，它不僅可以消除引出線電阻的影響，還可以消除連接導(dǎo)線間出線電阻的影響，還可以消除連接導(dǎo)線間接觸電阻及其阻值變化的影響。四線制多接觸電阻及其阻值變化的影響。四線制多用在標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻的引出線上。用在標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻的引出線上。三、工業(yè)用熱電阻的結(jié)構(gòu)三、工業(yè)用熱電阻的結(jié)構(gòu)3）解決方法：）解決方法： 2）接線方式）接線方式3 引出線引出線二二 鎧裝熱電阻鎧

11、裝熱電阻1)工藝：將電阻體（感溫元件工藝：將電阻體（感溫元件)焊到由金屬焊到由金屬保護(hù)套管，絕緣材料和金屬導(dǎo)線三者拉伸保護(hù)套管，絕緣材料和金屬導(dǎo)線三者拉伸而成的細(xì)管導(dǎo)線上形成的，然后再外面再而成的細(xì)管導(dǎo)線上形成的，然后再外面再焊一段短管做保護(hù)套管，在熱電阻體與保焊一段短管做保護(hù)套管，在熱電阻體與保護(hù)套管之間填滿絕緣材料，最后焊上封頭。護(hù)套管之間填滿絕緣材料，最后焊上封頭。2）優(yōu)點(diǎn)：）優(yōu)點(diǎn)：1) 尺寸小，響應(yīng)速度快。尺寸小，響應(yīng)速度快。2）機(jī)械性能好，耐震動和沖擊。）機(jī)械性能好，耐震動和沖擊。3）除感溫元件外，其它部分可彎曲，適合復(fù)）除感溫元件外，其它部分可彎曲，適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)。雜結(jié)構(gòu)。4) 不易

12、侵蝕，壽命長不易侵蝕，壽命長三、工業(yè)用熱電阻的結(jié)構(gòu)三、工業(yè)用熱電阻的結(jié)構(gòu)三三 膜式鉑電阻膜式鉑電阻 厚膜和薄膜。厚膜和薄膜。 1.厚膜鉑電阻是在一陶瓷基片上印制出條厚膜鉑電阻是在一陶瓷基片上印制出條狀鉑膜形成的。由于鉑膜很薄，又在陶瓷狀鉑膜形成的。由于鉑膜很薄，又在陶瓷基片上，所以測溫響應(yīng)時間很小，約基片上，所以測溫響應(yīng)時間很小，約0.1s。2. 薄膜鉑電阻則是利用真空鍍膜的方法將薄膜鉑電阻則是利用真空鍍膜的方法將鉑鍍在陶瓷基片上形成的，其形狀和厚膜鉑鍍在陶瓷基片上形成的，其形狀和厚膜差不多，只是尺寸更小，響應(yīng)時間更短。差不多，只是尺寸更小，響應(yīng)時間更短。三、工業(yè)用熱電阻的結(jié)構(gòu)三、工業(yè)用熱電阻

13、的結(jié)構(gòu)熱電熱電阻阻名稱名稱代代號號分分度度號號R0R100/R0測量測量范圍范圍基本誤差基本誤差公稱公稱值值允許允許誤差誤差名義名義值值允許允許誤差誤差溫度溫度范圍范圍（）允許允許值值（）銅熱銅熱電阻電阻WZCCu50Cu100500.051.4280.002-50150-501501000.1鉑熱鉑熱電阻電阻WZPPt10Pt10010A級級0.006B級級0.0121.3850.001-200850-200850100A級級0.006B級級0.012鎳熱鎳熱電阻電阻WZNNi100Ni300Ni5001003005000.10.20.31.6170.003-60180-6000180半導(dǎo)體

14、熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻一一、半導(dǎo)體熱敏電阻的材料和溫度特性、半導(dǎo)體熱敏電阻的材料和溫度特性二、半導(dǎo)體熱敏電阻的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用二、半導(dǎo)體熱敏電阻的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用一、半導(dǎo)體熱敏電阻的材料和溫度特性一、半導(dǎo)體熱敏電阻的材料和溫度特性1 1 材料：材料：金屬的氧化物，氯化物，碳酸鹽，金屬的氧化物，氯化物，碳酸鹽，硝酸鹽（硝酸鹽（鐵，鎳，錳，鉬，鈦，鎂，銅等鐵，鎳，錳，鉬，鈦，鎂，銅等的）的）2 2 溫度特性。溫度特性。1 1）負(fù)電阻溫度特性，）負(fù)電阻溫度特性，Mn0Mn02 2,Mn(NO),Mn(NO)3 3,CuO,Cu(NO),CuO,Cu(NO)2 2等化合物等化合物2 2）正溫度特性，正溫度特性，N

15、iONiO2 2,ZrO,ZrO2 2等化合物等化合物材料不同，溫度特性不同材料不同，溫度特性不同3）用的最多的是）用的最多的是負(fù)溫度特性的熱敏電阻負(fù)溫度特性的熱敏電阻圖圖4 43 3熱敏電阻的溫度特性熱敏電阻的溫度特性二、半導(dǎo)體熱敏電阻的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用二、半導(dǎo)體熱敏電阻的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用1 結(jié)構(gòu)：有珠形、圓片形、棒形。結(jié)構(gòu)：有珠形、圓片形、棒形。2 工業(yè)測量主要用珠形。工業(yè)測量主要用珠形。將珠形熱敏電阻燒結(jié)在兩根鉑絲上，外面將珠形熱敏電阻燒結(jié)在兩根鉑絲上，外面涂敷玻璃層，并用杜美絲與鉑絲相接引出，涂敷玻璃層，并用杜美絲與鉑絲相接引出，外面再用玻璃管作保護(hù)套管，保護(hù)套管外外面再用玻璃管作保護(hù)套管，保護(hù)套管外徑在徑在3-5mm之間，若把熱敏電阻配上不平之間，若把熱敏電阻配上不平衡電橋和指示儀表，則成為半導(dǎo)體點(diǎn)溫度衡電橋和指示儀表，則成為半導(dǎo)體點(diǎn)溫度計。計。熱敏電阻的外形、結(jié)構(gòu)及符號熱敏電阻的外形、結(jié)構(gòu)及符號a a）圓片型熱敏電阻）圓片型熱敏電阻 b b）柱型熱敏電阻）柱型熱敏電阻 c c）珠型熱敏電阻）珠型熱敏電阻 d d）鎧裝）鎧裝型型 f f）圖形符號）圖形符號11熱敏電阻熱敏電阻 22玻璃外殼玻璃外殼 33引出線引出線 44紫銅外殼紫銅外殼 55傳熱安裝孔傳熱安裝孔 熱敏電阻溫度面板表 熱敏電阻LCD熱敏電阻體溫表 3 測溫范圍：測溫范圍：-100+30