熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)的組成

　　熱電阻(thermal resistor)是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器。熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測(cè)量最最度是最高的，不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。

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，此外，現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和鈍等材料制造熱電阻。常用的感溫材料種類較多，最常用的是鉑絲。工業(yè)測(cè)量用金屬熱電阻材料除鉑絲外，還有銅、鎳、鐵、鐵鎳等。

　　熱阻類型

　　(1)精密熱電阻：工業(yè)上常用的熱電阻感溫元件(電阻體)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。從熱電阻的測(cè)溫原理可知，被測(cè)溫度的變化是通過(guò)熱電阻阻值的變化直接測(cè)量出來(lái)的。因此，熱電阻體的引線等各種導(dǎo)線的阻值變化都會(huì)影響測(cè)溫。為了消除引線電阻的影響，一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、不銹鋼套管組成的實(shí)心體。其外徑一般為φ2~φ8mm。小至φmm。與普通熱電阻相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：①體積小，內(nèi)部無(wú)氣隙，熱慣性測(cè)量滯后??； ② 良好的機(jī)械性能、抗振性、抗沖擊性； ③ 可彎曲，安裝方便； ④ 使用壽命長(zhǎng)。

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，與一般軸向熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測(cè)端面的實(shí)際溫度，適用于測(cè)量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。隔爆型熱電阻通過(guò)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電阻體的斷路修理必然要改變電阻絲的長(zhǎng)短而影響電阻值，為此更換新的電阻體為好，若采用焊接修理，焊后要校驗(yàn)合格后才能使用。

　　(3)端面熱電阻：端面熱電阻的感溫元件采用特殊處理的電阻絲制成，緊貼在溫度計(jì)端面。與一般軸向熱電阻相比，能更準(zhǔn)確、更快速地反映被測(cè)端面的實(shí)際溫度，適用于測(cè)量軸瓦等零件的端面溫度。

　　(4)隔爆型熱阻：隔爆型熱阻通過(guò)接線盒的特殊結(jié)構(gòu)，將因接線盒內(nèi)的火花或電弧的影響限制在外殼內(nèi)的爆炸性混合氣體的爆炸，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不會(huì)造成超級(jí)爆炸。防爆熱電阻可用于Bla~B3c級(jí)區(qū)域有爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所測(cè)溫。

　　工業(yè)上常用的金屬熱敏電阻：從阻值隨溫度的變化來(lái)看，大多數(shù)金屬導(dǎo)體都具有這種性質(zhì)，但并不是所有的金屬導(dǎo)體都可以用作測(cè)溫?zé)崦綦娮?。?duì)金屬材料作為熱敏電阻的一般要求：盡可能大且穩(wěn)定的溫度系數(shù)，高電阻率(在相同靈敏度下減小傳感器尺寸)，具有化學(xué)和物理性能穩(wěn)定，材料重現(xiàn)性好，電阻值與溫度變化之間存在值函數(shù)關(guān)系(線性關(guān)系)。

　　目前應(yīng)用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅：鉑電阻精度高，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??；銅電阻 在測(cè)溫范圍內(nèi)，阻值與溫度呈線性關(guān)系，且溫度線數(shù)較多，適用于非腐蝕性介質(zhì)，超過(guò)150時(shí)易氧化。最常用的我國(guó)R0=10Ω、R0=100Ω、R0=1000Ω，分度數(shù)分別為Pt10、Pt100、Pt1000；銅電阻有R0=50Ω和R0=100Ω，分度數(shù)分別是Cu50和Cu100。其中以Pt100和Cu50應(yīng)用最為廣泛。

　　熱電阻是中低溫地區(qū)最常用的溫度監(jiān)測(cè)器。其主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高、性能穩(wěn)定。其中，鉑熱電阻的測(cè)量程度最高。不僅廣泛用于工業(yè)溫度測(cè)量，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)。

　　與熱電偶的測(cè)溫原理不同，熱電阻是根據(jù)電阻的熱效應(yīng)來(lái)測(cè)量溫度的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測(cè)量熱電阻的阻值變化，就可以測(cè)出溫度。目前主要有金屬熱敏電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩大類。

　　金屬熱電阻的阻值與溫度一般可以用如下近似關(guān)系表示，Rt=Rt0[1+α(t-t0)] 式中，Rt為溫度t時(shí)的阻值； Rt0為溫度t0(通常t0=0℃)，對(duì)應(yīng)的電阻值； α 是溫度系數(shù)。半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系為Rt=AeB/t 式中Rt為溫度為t時(shí)的阻值； A和B取決于半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)的常數(shù)。相比之下，熱敏電阻的溫度系數(shù)較大，常溫下的電阻值較高(通常在幾千歐以上)，但互換性較差，非線性嚴(yán)重。測(cè)溫范圍只有-50~300℃左右，使用兩大家電、汽車的溫度檢測(cè)與控制。金屬熱電阻一般適用于-200~500℃范圍內(nèi)的溫度測(cè)量。具有測(cè)量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠等特點(diǎn)。

　　(1)熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)一般由熱電阻.連接導(dǎo)線和顯示儀器等組成。必須注意以下兩點(diǎn):

　?、贌犭娮韬惋@示儀器的分度號(hào)必須一致

　?、跒榱讼B接導(dǎo)線電阻變化的影響，必須采用三線制接法。

　　(2)鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻是由不銹鋼套管、絕絳材料、引線、感溫元件(電阻體)組合而成的堅(jiān)實(shí)體，外徑一般為q2~p8mm，最小可達(dá)pmm。與普通型熱電阻相比，有以下3個(gè)優(yōu)點(diǎn):

　?、倌軓澢阌诎惭b;

　?、跈C(jī)械性能好、耐振，抗沖擊;

　?、垠w積小，內(nèi)部無(wú)空氣隙，熱慣性上，測(cè)量滯后小;