「技術(shù)」熱電阻的測溫原理及組成

熱電阻是最常用的中低溫區(qū)一種溫度檢測器。主要特點(diǎn)：測量精度高、性能穩(wěn)定及線性度好。其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的，它但廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程溫度測量，而且被用于制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。

　　一、原理及材料：

　　熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一物理特性來進(jìn)行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅想和兩種金屬，此外，現(xiàn)在已開始采用甸、鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。

　　金屬導(dǎo)體的電阻值會(huì)隨溫度升高而加大，而大多數(shù)金屬氧化物的電阻值會(huì)隨溫度升高而減少。熱電阻就是用金屬導(dǎo)體和金屬氧化物作測溫值，利用隨溫度變化而變化的電阻值作為測溫量，通過電橋等電測儀表顯示出來。

　　二、結(jié)構(gòu)：

　　(1)裝配型熱電阻：從熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測量的，因此，熱電阻體的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會(huì)給溫度測量帶來影響。為消除引線電阻的影響同般采用三線制或四線制。

　　(2)鎧裝熱電阻：鎧裝熱電阻是由感溫元件(電阻體)、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體，它的外徑一般為φ2~φ8mm，最小可達(dá)φ1mm。與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：①體積小，內(nèi)部無空氣隙，熱慣性上，測量滯后小;②機(jī)械性能好、耐震，抗沖擊;③能彎曲，便于安裝④使用壽命長。

　　(3)：端面熱電阻 端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制，緊貼在溫度計(jì)端面。它與一般軸向熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測端面的實(shí)際溫度，適用于測量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。

　　(4)：隔爆型熱電阻 隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場不會(huì)引起爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla~B3c級區(qū)內(nèi)具有爆炸危險(xiǎn)場所的溫度測量。

　　三、組成：

　　熱電阻測溫系統(tǒng)一般由熱電阻、連接導(dǎo)線和顯示儀表等組成。必須注意以下兩點(diǎn)：①熱電阻和顯示儀表的分度號必須一致;②為了消除連接導(dǎo)線電阻變化的影響，必須采用三線制接法。

　　四、應(yīng)用影響

　　1、對插入深度進(jìn)行分析：

　　熱電偶的安裝位置就是測溫點(diǎn)的位置，需要被測的場所插入熱電偶，熱流會(huì)順著傳感器的方向產(chǎn)生。如果所處的環(huán)境溫度降低，就會(huì)造成熱損失，導(dǎo)致熱電偶溫度和被測對象溫度不同，從而會(huì)有溫差和測量誤差的產(chǎn)生。插入深度會(huì)影響熱傳導(dǎo)，從而引起測量誤差。

　　2、對熱輻射進(jìn)行分析：

　　熱電偶對溫度的測量需要在插入爐內(nèi)進(jìn)行。如果爐內(nèi)溫度較高，物體會(huì)產(chǎn)生熱輻射從而升高溫度。如果爐內(nèi)有透明的氣體，并且爐壁和電熱偶產(chǎn)生較大的溫差，導(dǎo)致出現(xiàn)測溫誤差。所以為了使熱輻射溫差減少，要保證爐壁溫度和熱電偶溫度接近。此外，技術(shù)人員安裝熱電偶時(shí)，要科學(xué)選擇熱電偶的安裝位置，這樣可以減少溫度測量產(chǎn)生的誤差。

　　3、對熱阻抗進(jìn)行分析：

　　如果熱電偶的使用狀態(tài)溫度比較高，被測的是氣態(tài)介質(zhì)。保護(hù)管上的灰塵會(huì)熔在表面上，這樣會(huì)增加保護(hù)管的熱阻抗，如果熔體是被測介質(zhì)，在使用時(shí)會(huì)有爐渣，這樣就使熱電偶的使用時(shí)間增加，并且形成較低的測量溫度。因此，為了使電熱偶的測量誤差降低，技術(shù)人員的定期檢查和隨機(jī)抽查是必需的。對高溫熔爐的冶煉，不僅需要對連續(xù)測溫的熱電偶進(jìn)行安裝，還需要安裝熱電偶測溫裝置，這樣可以對測量準(zhǔn)確度進(jìn)行修正。

　　4、對響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行分析：

　　接觸法溫度測量是技術(shù)人員常用的溫度測量方法。其基本原理是測溫元件和被測對象的熱量達(dá)到平衡狀態(tài)，因此溫度測量的過程需要持續(xù)一段時(shí)間，這樣兩者有可能達(dá)到熱平衡的狀態(tài)。持續(xù)時(shí)間受到測溫元件熱響應(yīng)時(shí)間的影響。此外，測量條件和傳感器結(jié)構(gòu)會(huì)對熱響應(yīng)時(shí)間起決定作用。

　　5、對熱電偶材質(zhì)不均進(jìn)行分析：

　　技術(shù)人員在檢驗(yàn)熱電偶時(shí)，插入深度要按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行。如果熱電偶有較長的長度，很多偶絲所處的位置是高溫區(qū)。如果選擇的熱電偶絲的質(zhì)量是均勻的，可以根據(jù)均質(zhì)對回路進(jìn)行測量。偶絲長度并不會(huì)對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。熱電偶的質(zhì)量并不均勻，所處的溫場屬于溫度梯度溫場，局部會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢。材質(zhì)不均產(chǎn)生的誤差是由寄生電勢引起的。

　　熱電阻雖然在工業(yè)中應(yīng)用也比較廣泛，但是由于測溫范圍使他的應(yīng)用受到了一定的限制，熱電阻的測溫原理是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨著溫度的變化而變化的特性。其優(yōu)點(diǎn)也很多，也可以遠(yuǎn)傳電信號，靈敏度高，穩(wěn)定性強(qiáng)，互換性以及準(zhǔn)確性都比較好，但是需要電源激勵(lì)，不能夠瞬時(shí)測量溫度的變化。