在金屬中,載流子為自由電子,當溫度升高時,雖然自由電子數(shù)目基本不變(當溫度變化范圍不是很大時),但每個自由電子的動能將增加,因而在一定的電場作用下,要使這些雜亂無章的電子作定向運動就會遇到更大的阻力,導致金屬電阻值隨溫度的升高而增加。
熱電阻就要是利用電阻隨溫度升高而增大這一特性來測量溫度的。熱電阻傳感器中的熱敏電阻是一種新型的半導體測溫元件。半導體中參加導電的是載流子,由于半導體中載流子的數(shù)目遠比金屬中的自由電子數(shù)目少得多,所以它的電阻率大。隨溫度的升高,半導體中更多的價電子受熱激發(fā)躍遷到較高能級而產(chǎn)生新的電子―空穴對,因而參加到電的載流子數(shù)目增加了,半導體的電阻率也就降低了(電導率增加)。因為載流子數(shù)目隨溫度上升按指數(shù)規(guī)律增加,所以半導體的電阻率也就隨溫度上升按指數(shù)規(guī)律下降。熱敏電阻正是利用半導體這種載流子數(shù)隨溫度變化而變化的特性制成的一種溫度敏感元件。當溫度變化1℃時,某些半導體熱敏電阻的阻值變化將達到(3~6)%。在一定條件下,根據(jù)測量熱敏電阻值的變化得到溫度的變化壓力傳感器。
熱電阻傳感器安裝要求
對熱電阻的安裝,應注意有利于測溫準確,安全可考及維修方便,而且不影響設備運行和生產(chǎn)操作。要滿足以上要求,在選擇對熱電阻的安裝部位和插入深度時要注意以下幾點:
1、為了使熱電阻的測量端與被測介質(zhì)之間有充分的熱交換,應合理選擇測點位置,盡量避免在閥門,彎頭及管道和設備的死角附近裝設熱電阻。
2、帶有保護管的熱電阻有傳熱和散熱損失,為了減少測量誤差,熱電偶和熱電阻應該有足夠的插入深度:
(1)對于測量管道流體溫度的熱電阻,一般都應將其測量端插入到管道處(垂直安裝或傾斜安裝)。如被測流體的管道直徑是200毫米,那熱電阻插入深度應選擇100毫米;
(2)對于高溫高壓和高速流體的溫度測量(如主蒸汽溫度),為了減小保護套對流體的阻力和防止保護套在流體作用下發(fā)生斷裂,可采取保護管淺插方式或采用熱套式熱電阻。淺插式的熱電阻保護管,其插入主蒸汽管道的深度應不小于75mm;熱套式熱電阻的標準插入深度為100mm;
(3)假如需要測量是煙道內(nèi)煙氣的溫度,盡管煙道直徑為4m,熱電阻插入深度1m即可。
(4)當測量原件插入深度超過1m時,應盡可能垂直安裝,或加裝支撐架和保護套管稱重傳感器。