熱電阻是利用感溫材料,把測量溫度轉化為測量電阻的傳感器,主要有金屬熱電阻和半導體熱電阻兩大類,金屬熱電阻簡稱熱電阻,半導體熱電阻簡稱熱敏電阻。實踐證明,大多數(shù)導體當溫度升高1℃時,其阻值要增加0.4%~0.6%,而半導體的阻值要減小3%~6%,其靈敏度比金屬高的多。正是由于導體和半導體的電阻值會隨溫度而變化,因此測量它們的電阻值變化便可達到測溫的目的。它們的阻值隨溫度的升高,有的增加,有的減;熱電阻是中低溫區(qū)(-200~500℃)常用的一種溫度傳感器。它的主要特點是測量精度高,性能穩(wěn)定;其中鉑熱電阻的測量精確度是很高的,它不僅廣泛應用于工業(yè)測溫,還可制成標準檢測儀。
工業(yè)熱電阻通常和數(shù)字顯示儀、記錄儀表和電子調節(jié)器配套使用。它可以直接測量各種生產(chǎn)過程中從-200℃至+420℃范圍內的液體、蒸汽和氣體介質及固體表面的溫度。
熱電阻特性
大多數(shù)金屬導體的電阻具有隨溫度變化的特性,其特性方程如下:
比較適合的材料有鉑、銅、鎳和鐵等。它們的阻值隨溫度的升高而增大,具有正溫度系數(shù)。
鉑熱電阻的特點是穩(wěn)定性好、準確度高、性能可靠,這是因為鉑電阻在氧化性氣氛中,甚至在高溫下的物理、化學性質都非常穩(wěn)定,所以1990國際溫標規(guī)定在13.8033K~961.78℃溫域內以鉑電阻溫度計作為標準鑒定儀。
鉑電阻被廣泛用于工業(yè)上和實驗中。鉑電阻在還原性氣氛中,特別是在高溫下很容易被還原性氣體污染,鉑絲將變脆,并改變了電阻與溫度間的關系。因此,必須用保護套管把電阻體與有害的氣氛隔離開來。
鉑的純度常以R100/R0來表示。對于工業(yè)用鉑電阻,規(guī)定其R100/R0為1.385。我國規(guī)定鉑電阻的分度號為Pt10和Pt100,后者用的較多。前者的鉑絲較脆,能可靠的用于600℃以上測溫。鉑熱電阻的溫度特性可用下列二式表示:
在-200~0℃之間
在0~850℃之間
以上兩式中
Rt ——t℃的電阻值;
Ro——0℃的電阻值;A,B,C——常數(shù),對于工業(yè)用鉑電阻,A=3.90802×10-3℃-1, B=-5.802×10-7℃-2,C=-4.27350×10-12℃-3
熱電阻工作原理熱電阻是利用物質在溫度變化時本身電阻也隨著發(fā)生變化的特性來測量溫度的,熱電阻的受熱部分(感溫元件)是用細金屬絲均勻地繞在絕緣材料制成的骨架上,當被測介質中有溫度梯度存在時,所測得溫度是感溫元件所在范圍內介質層中的平均溫度。
測溫范圍及精度
熱電阻從內在結構分有兩種,分別是裝配熱電阻和鎧裝熱電阻
裝配熱電阻:是由熱電阻元件、引線、絕緣材料和不銹鋼套管組合成,內部不密封,為消除引線電阻的影響同般采用三線制或四線制。
鎧裝熱電阻:是由熱電阻元件、引線、絕緣材料和不銹鋼套管組合成的堅實體,它的外徑一般為φ2~φ8mm,較小可達到φ2mm。為消除引線電阻的影響同般采用三線制或四線制,與裝配熱電阻相比,它具有體積小,內部無空氣隙、機械性能好、耐振,抗沖擊、能彎曲,便于安裝、使用壽命長的特點。