第五章 熱電阻

1、第五章第五章 熱電阻熱電阻熱電阻溫度計在中、低溫下具有較高的準(zhǔn)確熱電阻溫度計在中、低溫下具有較高的準(zhǔn)確度，通常用來測量度，通常用來測量-200500范圍內(nèi)的溫度。范圍內(nèi)的溫度。熱電阻溫度表由熱電阻和顯示儀表組成熱電阻溫度表由熱電阻和顯示儀表組成v熱電阻的測溫原理熱電阻的測溫原理v標(biāo)準(zhǔn)熱電阻的種類與結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)熱電阻的種類與結(jié)構(gòu)v熱電阻的校驗熱電阻的校驗熱電阻的測溫原理熱電阻的測溫原理v物質(zhì)的電阻值隨物質(zhì)本身的溫度而變化，這物質(zhì)的電阻值隨物質(zhì)本身的溫度而變化，這種物理現(xiàn)象稱為種物理現(xiàn)象稱為熱電阻效應(yīng)熱電阻效應(yīng)。當(dāng)熱電阻元件。當(dāng)熱電阻元件與被測對象通過熱交換達(dá)到熱平衡時，就可與被測對象通過熱交換達(dá)到熱

2、平衡時，就可以根據(jù)熱電阻元件的電阻值確定被測對象的以根據(jù)熱電阻元件的電阻值確定被測對象的溫度。習(xí)慣上，常把一個熱電阻元件叫做熱溫度。習(xí)慣上，常把一個熱電阻元件叫做熱電阻。電阻。v常用的熱電阻元件有金屬導(dǎo)體熱電阻和半導(dǎo)常用的熱電阻元件有金屬導(dǎo)體熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻。體熱敏電阻。金屬導(dǎo)體熱電阻金屬導(dǎo)體熱電阻v大多數(shù)金屬導(dǎo)體的電阻值都隨溫度升高而增大，實(shí)大多數(shù)金屬導(dǎo)體的電阻值都隨溫度升高而增大，實(shí)驗證明，溫度升高驗證明，溫度升高1，導(dǎo)體的電阻值增加，導(dǎo)體的電阻值增加0.4%0.6%。v對于金屬導(dǎo)體，在一定的溫度范圍內(nèi)，其電阻與溫對于金屬導(dǎo)體，在一定的溫度范圍內(nèi)，其電阻與溫度的關(guān)系為：度的關(guān)系為：v

3、當(dāng)金屬導(dǎo)體熱電阻在溫度當(dāng)金屬導(dǎo)體熱電阻在溫度t0時的電阻值時的電阻值Rt0和電阻溫和電阻溫度系數(shù)度系數(shù)都已知，只要測量電阻都已知，只要測量電阻Rt就可以知道被測就可以知道被測溫度的高低。溫度的高低。v是溫度在一定范圍內(nèi)，金屬導(dǎo)體的電阻溫度系數(shù)，是溫度在一定范圍內(nèi)，金屬導(dǎo)體的電阻溫度系數(shù)，單位是單位是1/，電阻溫度系數(shù)表示溫度變化，電阻溫度系數(shù)表示溫度變化1時，電時，電阻的相對變化量。阻的相對變化量。tt00RR1(tt )半導(dǎo)體熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻v當(dāng)溫度升高當(dāng)溫度升高1，半導(dǎo)體熱敏電阻值要減小，半導(dǎo)體熱敏電阻值要減小3%6%。v半導(dǎo)體熱敏電阻與溫度之間通常為指數(shù)關(guān)系：半導(dǎo)體熱敏電阻與溫度之

4、間通常為指數(shù)關(guān)系：v其電阻溫度系數(shù)為負(fù)數(shù)，且隨著溫度上升，其電阻溫度系數(shù)為負(fù)數(shù)，且隨著溫度上升，電阻溫度系數(shù)急劇減小，即高溫下的測量靈電阻溫度系數(shù)急劇減小，即高溫下的測量靈敏度很低。敏度很低。v優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高；電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高；電阻率大，可以作成體積很小電阻率大，可以作成體積很小而熱阻很大的熱敏電阻元件而熱阻很大的熱敏電阻元件;由于電阻大，連接導(dǎo)線的電阻由于電阻大，連接導(dǎo)線的電阻變化的影響可以忽略不計；變化的影響可以忽略不計；熱容量小，可以測點(diǎn)的溫度。熱容量小，可以測點(diǎn)的溫度。v缺點(diǎn)缺點(diǎn)：性能不穩(wěn)定，測量準(zhǔn)確度低，性能不穩(wěn)定，測量準(zhǔn)確度低，同一型號熱敏電阻的電阻溫度

5、同一型號熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)分散性大；系數(shù)分散性大；電阻溫度關(guān)系非線性嚴(yán)重，使電阻溫度關(guān)系非線性嚴(yán)重，使用起來很不方便。用起來很不方便。v適用范圍適用范圍：用于測量要求不：用于測量要求不高的場合，以及作為儀器、高的場合，以及作為儀器、儀表中的溫度補(bǔ)償元件。儀表中的溫度補(bǔ)償元件。v測溫范圍測溫范圍：-100300標(biāo)準(zhǔn)熱電阻的種類與結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)熱電阻的種類與結(jié)構(gòu)工業(yè)熱電阻有普通型和鎧裝型兩種，他們都由感溫元工業(yè)熱電阻有普通型和鎧裝型兩種，他們都由感溫元件、引出線、保護(hù)套管、接線盒、絕緣材料等組成。件、引出線、保護(hù)套管、接線盒、絕緣材料等組成。v材料要求材料要求v鉑電阻鉑電阻v銅電阻銅電阻材料要求材料

6、要求v電阻溫度系數(shù)電阻溫度系數(shù)大，電阻和溫度之間盡量接近線性大，電阻和溫度之間盡量接近線性關(guān)系；關(guān)系；金屬材料的純度對電阻溫度系數(shù)影響很大，金屬材料的純度對電阻溫度系數(shù)影響很大，材料純度越高，其材料純度越高，其越大。越大。 R100/R0越大，越大，越大，材料純度越高。因此常用越大，材料純度越高。因此常用R100/R0代表材料的純度。代表材料的純度。v電阻率高，以便把熱電阻體積做得小些；電阻率高，以便把熱電阻體積做得小些；v測溫范圍內(nèi)物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；測溫范圍內(nèi)物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；v工藝性好、易于復(fù)制、價格便宜。工藝性好、易于復(fù)制、價格便宜。 綜上所述，比較適宜做熱電阻的材料有鉑、銅、綜上所

7、述，比較適宜做熱電阻的材料有鉑、銅、鐵、鎳等。鐵、鎳等。1 0 00R11R1 0 0鉑電阻鉑電阻v測溫范圍測溫范圍：-200500v優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：物理、化學(xué)性質(zhì)：物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，測量準(zhǔn)確度高穩(wěn)定，測量準(zhǔn)確度高v缺點(diǎn)缺點(diǎn)：在還原氣氛中容：在還原氣氛中容易變脆，使電阻溫度關(guān)易變脆，使電阻溫度關(guān)系發(fā)生變化。系發(fā)生變化。v結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：如圖所示：如圖所示在在0850范圍內(nèi)，鉑電阻的電阻值與溫度的關(guān)系為范圍內(nèi)，鉑電阻的電阻值與溫度的關(guān)系為 在在2000范圍內(nèi)為：范圍內(nèi)為： 式中式中 R0、Rt溫度為溫度為0及及t時的鉑電阻的電阻值；時的鉑電阻的電阻值； A、B、C常數(shù)值，其中：常數(shù)值，其中： A=3.96

8、84710-3-1或或3.9485110-3-1 B=5.84710-7-2或或5.85110-7-2 C=4.2210-12-4或或4.0410-12-4Rt=R0（1+At+Bt2）Rt=R01+At+Bt2+C(t-100) t3 國際溫標(biāo)規(guī)定，作為基準(zhǔn)器的鉑電阻，其國際溫標(biāo)規(guī)定，作為基準(zhǔn)器的鉑電阻，其R100/R0不得小不得小于于1.3925。我國工業(yè)用鉑電阻分度號為。我國工業(yè)用鉑電阻分度號為Pt50 (R0=50) Pt100 (R0=100) ，其，其R100/R01.391。用途用途：鋼鐵：鋼鐵,地質(zhì)地質(zhì),石油石油,化工等生產(chǎn)工藝流程化工等生產(chǎn)工藝流程,各種食品加各種食品加工工,

9、空調(diào)設(shè)備及冷凍庫空調(diào)設(shè)備及冷凍庫,恒溫槽等的溫度檢測與控制中。恒溫槽等的溫度檢測與控制中。銅電阻銅電阻v測溫范圍：測溫范圍：-50150v優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：電阻溫度關(guān)系幾：電阻溫度關(guān)系幾乎是線性的、電阻溫度乎是線性的、電阻溫度系數(shù)比較大、材料容易系數(shù)比較大、材料容易加工和提純，價格便宜加工和提純，價格便宜v缺點(diǎn)缺點(diǎn)：電阻率小，銅在：電阻率小，銅在高溫下容易氧化，只能高溫下容易氧化，只能在低溫和無腐蝕介質(zhì)中在低溫和無腐蝕介質(zhì)中使用。使用。v結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：如圖所示，雙線：如圖所示，雙線無感繞法。無感繞法。我國工業(yè)用銅電阻分度號為我國工業(yè)用銅電阻分度號為Cu50（R0=50）、Cu100 （R0=100） ，其純度其純度R100/R01.425。熱電阻的校驗熱電阻的校驗v純度校驗：只校驗純度校驗：只校驗0 和和100 時的電阻值，時的電阻值，求出電阻比求出電阻比R100/R0，看是否符合熱電阻技術(shù)，看是否符合熱電阻技術(shù)特性表的純度要求（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)法）特性表的純度要求（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)法）v