組---熱阻是z中常用的溫度檢測器

熱阻是中低溫區(qū)zui中常用的溫度檢測器。 其主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。 其中鉑熱的電阻測度zui高，不僅在工業(yè)測溫中，在標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)儀器中也得到了廣泛應(yīng)用。

與熱電偶的測溫原理不同，測溫電阻體是基于電阻體的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測量，即電阻體的電阻值隨溫度變化而變化的特性。 因此，只要測量熱敏電阻的電阻值變化，就可以測量溫度。 目前主要有金屬測溫電阻體和半導(dǎo)體測溫電阻體兩種。 金屬熱電阻體電阻值和溫度為Rt=Rt0[1+&alpha； ( t-t0)]式中，Rt為溫度t時電阻值Rt0為溫度t0 (通常t0=0℃)時的對應(yīng)電阻值&alpha； 是溫度系數(shù)。 半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻值和溫度關(guān)系取決于Rt=AeB/t式中Rt為溫度t時的電阻值a、b是半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)的常數(shù)。 與此相比，熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高(通常數(shù)千歐元以上)，但互換性差，非線性嚴(yán)重，測溫范圍為-50~300℃左右，多用于家電和汽車用的溫度檢測和控制。 金屬熱阻一般應(yīng)用于-200~500℃范圍內(nèi)的溫度測量，其特點是測量準(zhǔn)確，穩(wěn)定性好，性能可靠，在過程控制中應(yīng)用極為廣泛。

熱阻材料

測溫電阻體基于金屬導(dǎo)體電阻值隨溫度的增加而增加的特性進(jìn)行溫度測定. 熱阻幾乎都是純金屬材料制成的，現(xiàn)在大多使用zui的是鉑和銅，另外，還開始用鎳、錳、銠等材料制造熱阻。

測溫電阻體的種類

(1)精密型熱阻:工業(yè)上常用的熱阻感溫元件(電阻體)的結(jié)構(gòu)和特征。 根據(jù)測溫電阻體的測溫原理，被測溫度的變化直接通過測溫電阻體的電阻值的變化來測量，因此測溫電阻體的引線等各種引線電阻的變化對溫度測量有影響。 為了消除引線電阻的影響，三線式或四線式是一般的。 (2)護(hù)套熱阻:護(hù)套熱阻是感溫元件(電阻體)、導(dǎo)線、絕緣材料、不銹鋼套筒組合而成的堅固體，其外徑一般為&phi； 2~&phi； 8mm，zui小可達(dá)&phi； mm。 與普通型熱電阻體相比，具有體積小、內(nèi)部無氣隙、熱慣性上測量滯后小的優(yōu)點②機(jī)械性能好、抗振動、抗沖擊性強(qiáng)③能彎曲、安裝方便④壽命長。 (3)端面熱阻:端面熱阻感溫元件用特殊處理過的電阻線材卷繞，緊貼溫度計的端面。 這與一般的軸向熱電阻體相比，能夠更準(zhǔn)確且迅速地反映被測量端面的實際溫度，適用于測量金屬和其他工件的端面溫度。 (4)隔爆型熱電阻體:隔爆型熱電阻體通過特殊結(jié)構(gòu)的端子箱，將該殼體內(nèi)部的爆炸性混合氣體因火花或電弧等的影響而產(chǎn)生的爆炸封閉在端子箱內(nèi)，在生產(chǎn)現(xiàn)場不發(fā)生爆炸。 隔爆型熱電阻體可用于Bla~B3c級區(qū)域有爆炸危險場所的溫度測量。

工業(yè)上常用的金屬測溫電阻體:從電阻的溫度變化來看，幾乎所有的金屬導(dǎo)體都具有這一性質(zhì)，但并不能作為測溫電阻體使用。 作為測溫電阻體的金屬材料，一般要求盡可能大，穩(wěn)定的溫度系數(shù)、電阻率大(以相同的靈敏度減小傳感器的尺寸)，在使用的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的化學(xué)物性，材料的轉(zhuǎn)印性好，電阻值對應(yīng)溫度變化具有值函數(shù)的關(guān)系。

目前應(yīng)用zui的廣泛熱阻材料是鉑和銅:鉑的電阻精度高，適用于中性和氧化性介質(zhì)，穩(wěn)定性好，具有一定的非線性，溫度越高電阻變化率越小的銅電阻在測溫范圍內(nèi)電阻值和溫度呈線性關(guān)系，適用于溫度線數(shù)越大、無腐蝕的介質(zhì)，容易氧化超過150 中國zui常用的是R0=10&Omega，R0=100&Omega； 和R0=1000&Omega； 等于或多個，其中每一個索引號為Pt10、Pt100、Pt1000的銅電阻器R0=50&Omega； 和R0=100&Omega； 兩種情況下，這些索引號是Cu50和Cu100。 其中Pt100和Cu50的應(yīng)用zui廣泛。

測溫電阻體的信號連接方式

測溫電阻體是將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的一次元件，通常需要將電阻信號通過導(dǎo)線傳遞給計算機(jī)控制裝置或其他一次儀表。 工業(yè)熱電阻安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，與控制室之間有一定的距離，熱電阻引線對測量結(jié)果有很大影響。 目前熱電阻導(dǎo)線主要有三種方法

1、雙線式:測溫電阻體的兩端各連接1根導(dǎo)線，引出電阻信號的方式稱為雙線式。 該導(dǎo)線方式雖然簡單，但連接導(dǎo)線必須存在導(dǎo)線電阻r，r的大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長度有關(guān)，因此該導(dǎo)線方式只適用于測量精度低的情況。

2三線制:在熱阻的根部一端連接導(dǎo)線，另一端連接導(dǎo)線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配合使用，可以很好地消除導(dǎo)線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中zui中常用的導(dǎo)線電阻。

3四線式:在熱電阻體根部的兩端各連接2根導(dǎo)線的方式稱為四線式，其中2根導(dǎo)線向熱電阻體供給恒定電流I，將r轉(zhuǎn)換為電壓信號u，通過另外2根導(dǎo)線將u導(dǎo)入二次儀表。 該引線方式可完全消除引線電阻的影響，可知主要用于高精度的溫度檢測。

測溫電阻體采用三線式接合法。 之所以采用三線制，是為了消除接線電阻引起的測量誤差。 這是因為測量熱阻的電路一般是不平衡橋。 測溫電阻體作為電橋的一個電橋電阻體，其連接引線(測溫電阻體到中央控制室)也成為電橋電阻體的一部分，該部分的電阻體未知，隨環(huán)境溫度而變化，引起測量誤差。 采用三線方式，將導(dǎo)線連接到一根橋的電源端，其馀兩根連接到有熱電阻的橋臂和與其相鄰的橋臂上，消除了導(dǎo)線線路電阻引起的測量誤差。 工業(yè)上一般采用三線接收法。 熱電偶發(fā)生的是毫安信號，沒有這個問題。

測溫電阻體系統(tǒng)的構(gòu)成

(1)測溫電阻體系統(tǒng)一般由測溫電阻體、連接線、顯示器等構(gòu)成。 1、測溫電阻體與顯示器的分度代號必須一致2、為了消除連接導(dǎo)線電阻變化的影響，必須注意采用三線制連接法的兩點。

(2)護(hù)套測溫電阻體是由感溫元件(電阻體)、導(dǎo)線、絕緣材料、不銹鋼套筒組合而成的堅固的體，其外徑一般為&phi； 2~&phi； 8mm，zui小可達(dá)&phi； mm。 與普通型熱阻體相比，具有體積小、內(nèi)部無氣隙、熱慣性上測量滯后小的優(yōu)點②機(jī)械性能好、耐振動、耐沖擊③能彎曲、安裝容易④壽命長。

(3)端面熱阻端面熱阻感溫元件用特殊處理過的電阻線材卷繞，與溫度計端面緊密接觸。 這與一般的軸向熱電阻體相比，能夠更準(zhǔn)確且迅速地反映被測量端面的實際溫度，適用于測量金屬和其他工件的端面溫度。 (4)隔爆型電阻體隔爆型電阻體通過特殊構(gòu)造的端子箱，為了使其殼體內(nèi)部的爆炸性混合氣體接受電火花或電弧等影響電阻體的截斷修理，需要改變電阻線的長度來影響電阻值，因此更換新電阻體較好，采用焊接修理時，焊接后驗證合格后再使用。

熱電偶與熱阻的差異:

熱電偶和測溫電阻都是溫度測量中的接觸式測溫，其作用都是測量對象物的溫度，但它們的原理和特征不同。 首先介紹熱電偶，熱電偶是一種在溫度測量中應(yīng)用zui的寬溫度設(shè)備，其主要特征在于吻合范圍廣、性能穩(wěn)定的同時，結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)響應(yīng)好，能夠傳輸更遠(yuǎn)的4-20mA電信號，便于自動控制和集中控制。 熱電偶的測溫原理是基于熱電效應(yīng)的。 將兩個不同的導(dǎo)體和半導(dǎo)體與閉合電路連接，在兩個接點溫度不同時，在電路中產(chǎn)生熱電勢的現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，也稱為塞貝克效應(yīng)。 在閉合電路中產(chǎn)生的熱電勢有兩個電位組成，即溫差電位和接觸電位。 溫度差電位是指相同導(dǎo)體的兩端因溫度而產(chǎn)生的電位，由于不同的導(dǎo)體具有不同的電子密度，所以他們產(chǎn)生的電位也不同。 所謂接觸電位，顧名思義，是指兩個不同導(dǎo)體接觸時，由于它們的電子密度不同而發(fā)生一定的電子擴(kuò)散，在它們達(dá)到一定平衡后形成的電位，接觸電位的大小取決于兩個不同導(dǎo)體的材料性質(zhì)和接觸點的溫度。 目前國際應(yīng)用的熱電偶有一個標(biāo)準(zhǔn)，國際上熱電偶分為b、r、s、k、n、e、j和t，其測量溫度zui達(dá)到零下270度，zui達(dá)到1800度。 其中，b、r、s為鉑系熱電偶，鉑為貴金屬，因此稱為貴金屬熱電偶，其馀的一些稱為廉價的金屬熱電偶。 熱電偶的結(jié)構(gòu)有普通型和套管型兩種。 一般的熱電偶一般由熱電極、絕緣管、保護(hù)套和端子箱等部分構(gòu)成，鞘型熱電偶是將熱電偶芯線、絕緣材料和金屬保護(hù)套三者組合組裝后，經(jīng)拉伸加工而成的牢固組合體。 但是，傳遞熱電偶的電信號需要特殊的導(dǎo)線，這種導(dǎo)線被稱為補(bǔ)償導(dǎo)線。 不同的熱電偶需要不同的補(bǔ)償導(dǎo)線，主要作用是與熱電偶連接，通過使熱電偶的參照側(cè)遠(yuǎn)離電源，使參照側(cè)的溫度穩(wěn)定。 補(bǔ)償導(dǎo)線分為補(bǔ)償型和延長型，延長導(dǎo)線的化學(xué)成分與補(bǔ)償?shù)臒犭娕枷嗤珜嶋H上延長型的導(dǎo)線也不是與熱電偶相同材質(zhì)的金屬，一般用具有與熱電偶相同電子密度的導(dǎo)線代替。 補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶的接線一般很明顯，熱電偶的正極與補(bǔ)償導(dǎo)線的紅線連接，負(fù)極與剩馀的顏色連接。 一般補(bǔ)償導(dǎo)線的材質(zhì)大部分采用銅鎳合金。 熱阻在工業(yè)上也得到了廣泛的應(yīng)用，但由于他的測溫范圍受到一定的限制，熱阻的測溫原理是基于導(dǎo)體和半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的特性。 其優(yōu)點也很多，電信號可以遠(yuǎn)傳，靈敏度高，穩(wěn)定性強(qiáng)，兼容性和準(zhǔn)確性高，但需要電源激勵，不能瞬間測量溫度的變化。 工業(yè)用熱阻一般為Pt100、Pt10、Cu50、Cu100，鉑熱阻測溫范圍一般為零下200-800度，銅熱阻為零下40~140度。 熱阻與熱電偶類型相同，但不需要補(bǔ)償代碼，比熱點便宜

本文熱電偶高頻詞： 測量  電勢 

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