過(guò)程參數(shù)檢測(cè)及儀表課件第3章2熱電阻

1、第二節(jié) 電阻溫度計(jì),工業(yè)上廣泛應(yīng)用電阻溫度計(jì)來(lái)測(cè)量200 500 之間的溫度。電阻溫度計(jì)的特點(diǎn)是準(zhǔn)確度高；在中低溫下（ 500以下）測(cè)溫, 它的輸出信號(hào)比熱電偶的要大得多,故靈敏度高；電阻溫度計(jì)的輸出是電信號(hào)，因此便于信號(hào)的遠(yuǎn)傳和實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)切換測(cè)量。 電阻溫度計(jì)由熱電阻、顯示儀表和連接導(dǎo)線組成，熱電阻由電阻體、絕緣管和保護(hù)套管等主要部件組成。,第二節(jié) 電阻溫度計(jì),1) 原理：通過(guò)測(cè)阻值變化反應(yīng)溫度。 2）分類：電阻是測(cè)量溫度的敏感元件，包括導(dǎo)體和半導(dǎo)體兩種。 3）測(cè)溫范圍：200+5000C,優(yōu)點(diǎn)： 準(zhǔn)確度高。 靈敏度高。中低溫下（5000C以下），輸出信號(hào)比熱電偶大。 輸出電信號(hào), 便于遠(yuǎn)傳和

2、切換。,第二節(jié)電阻溫度計(jì),主要內(nèi)容 第一節(jié) 金屬測(cè)溫電阻 第二節(jié) 半導(dǎo)體熱敏電阻 第三節(jié) 熱電阻的校驗(yàn),第二節(jié) 金屬測(cè)溫電阻,一、對(duì)金屬測(cè)溫電阻的要求 測(cè)溫?zé)犭娮璨牧媳仨殱M足： 1）電阻溫度系數(shù)大 電阻系數(shù)：溫度變化1 0C時(shí)電阻值的相對(duì)變化量 2）在測(cè)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?。?。 4）線性度好。 5）復(fù)現(xiàn)性好， 6）價(jià)格便宜。,工業(yè)用的熱電阻材料有鉑、銅、鐵、鎳。鐵難提純，我國(guó)目前只生產(chǎn)鉑、銅、鎳,電阻溫度系數(shù)的定義是：溫度變化l時(shí)電阻值的相對(duì)變化量，用來(lái)表示，單位是-1，根據(jù)定義，用下式表示：,一般材料的溫度系數(shù)并非常數(shù)，在不同的溫度下具有不同的數(shù)值。

3、因此常用（R100R0）（ R0 100）代表0100之間的平均溫度系數(shù)，其中R100表示100時(shí)的電阻值，R0 表示0時(shí)的電阻值。電阻溫度系數(shù)越大，熱電阻的靈敏度越高，測(cè)量溫度時(shí)就越容易得到準(zhǔn)確的結(jié)果。,二、標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻,1鉑電阻 2 銅電阻 3 鎳電阻 4 其它低溫用熱電阻,二、標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻,1鉑電阻 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、化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定 測(cè)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 注意：鉑在還原性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，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

4、體與有害氣氛隔離,Pt10和Pt100。,二、標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻,2 銅電阻 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(jià)格較便宜。 測(cè)溫范圍：50-150 0C 應(yīng)用范圍：測(cè)量準(zhǔn)確度要求不是很高，溫度較低的場(chǎng)合。 缺點(diǎn)：250 0C以上容易氧化，故只能在低溫及沒(méi)有腐蝕的介質(zhì)中應(yīng)用，銅的電阻率較小，=0.017.mm2/m，銅的熱電阻體積較大。,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,鉑電阻溫度顯示、變送器,三、工業(yè)用熱電阻的結(jié)構(gòu),一 結(jié)構(gòu) 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 1 絕緣骨架 作用：纏繞、支撐和固定熱電阻絲的支架。 它的質(zhì)量

5、影響技術(shù)指標(biāo)。 目前常用的材料: 云母,玻璃,石英,陶瓷,塑料,2 熱電阻體,(1)云母骨架熱電阻,(2)玻璃骨架熱電阻,(3)陶瓷骨架熱電阻,(4)塑料骨架熱電阻,2 熱電阻體 （1）云母骨架熱電阻：用直徑為0.03-0.07 mm 的鉑絲，采用雙線無(wú)感繞制法繞在鋸齒形云母骨架上，兩面再各加云母片絕緣，外面用鉚釘及陶瓷卡件夾持而成。在裝入保護(hù)套管時(shí)，云母骨架熱電阻體的兩面各綁一個(gè)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，這樣即可增加抗震及抗沖擊性能，又可加強(qiáng)熱傳導(dǎo)，減小測(cè)溫后的之后和自熱影響絲。使用溫度500 0C以下。,三、工業(yè)用熱電阻的結(jié)構(gòu),一、結(jié)構(gòu),三、工業(yè)用熱電阻的結(jié)

6、構(gòu),雙線無(wú)感繞制法,3 引出線 1)定義：由熱電阻體至接線端子的連接導(dǎo)線稱為引出線。 2）問(wèn)題：引出線有電阻值，影響測(cè)量精度。 3）解決方法： （1）選擇特定材料 內(nèi)引出線要選用純度高，與電阻絲、接線端子之間產(chǎn)生的熱電勢(shì)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)用鉑電阻用銀絲作引出線，高溫下用鎳絲作引出線。銅和鎳電阻可用銅絲和鎳絲作引出線。引出線的直徑比電阻絲的直徑大得多，這樣可減少引出線電阻。,三、工業(yè)用熱電阻的結(jié)構(gòu),一、結(jié)構(gòu),國(guó)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接一根導(dǎo)線的引出線方式。這種熱電阻測(cè)溫時(shí)都存在引出線電阻變化產(chǎn)生的附加誤差

7、。 (2) 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。測(cè)溫時(shí)它可以消除引出線電阻的影響，故測(cè)溫準(zhǔn)確度高于兩線制電阻。,三、工業(yè)用熱電阻的結(jié)構(gòu),3）解決方法： （2）接線方式,3 引出線,一、結(jié)構(gòu),(3)四線制:在熱電阻體的電阻絲兩端各連出兩根引出線。測(cè)溫時(shí)，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。,三、工業(yè)用熱電阻的結(jié)構(gòu),3）解決方法： 2）接線方式,3 引出線,二 鎧裝熱電阻 1)工藝：將電阻體（感溫元件)焊到由金屬保護(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，然后再外面再焊一

8、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。,2）優(yōu)點(diǎn)： 1) 尺寸小，響應(yīng)速度快。 2）機(jī)械性能好，耐震動(dòng)和沖擊。 3）除感溫元件外，其它部分可彎曲，適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)。 4) 不易侵蝕，壽命長(zhǎng),三、工業(yè)用熱電阻的結(jié)構(gòu),三 膜式鉑電阻 厚膜和薄膜。 1.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，又在陶瓷基片上，所以測(cè)溫響應(yīng)時(shí)間很小，約0.1s。2. 薄膜鉑電阻則是利用真空鍍膜的方法將鉑鍍?cè)谔沾苫闲纬傻?，其形狀和厚膜差不多，只是尺寸更小，響?yīng)時(shí)間更短。,三、工業(yè)用熱電阻的結(jié)構(gòu),半導(dǎo)體熱敏電阻,一、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)

9、構(gòu)和應(yīng)用,一、半導(dǎo)體熱敏電阻的材料和溫度特性,1 材料：金屬的氧化物，氯化物，碳酸鹽，硝酸鹽（鐵，鎳，錳，鉬，鈦，鎂，銅等的） 2 溫度特性。,1）負(fù)電阻溫度特性， Mn02,Mn(NO)3,CuO,Cu(NO)2等化合物 2）正溫度特性，NiO2,ZrO2等化合物,材料不同，溫度特性不同,3）用的最多的是負(fù)溫度特性的熱敏電阻,圖43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 1 結(jié)構(gòu)：有珠形、圓片形、棒形。 2 工業(yè)測(cè)量主要用珠形。 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，外面再用玻璃管作保護(hù)套管，保護(hù)套管外徑在3-5mm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)溫度計(jì)。,熱敏電阻的外形、結(jié)構(gòu)及符號(hào),a）圓片型熱敏電阻 b）柱型熱敏電阻 c）珠型熱敏電阻 d）鎧裝型 f）圖形符號(hào) 1熱敏電阻 2玻璃外殼 3引出線 4紫銅外殼 5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(cè)溫范圍：-1