熱阻是中低溫區(qū)zui中常用的溫度檢測(cè)器。 其主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。 其中鉑熱的電阻測(cè)度zui高，不僅在工業(yè)測(cè)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(cè)溫原理不同，測(cè)溫電阻體是基于電阻體的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測(cè)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(cè)量熱敏電阻的電阻值變化，就可以測(cè)量溫度。 目前主要有金屬測(cè)溫電阻體和半導(dǎo)體測(cè)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(shí)電阻值Rt0為溫度t0 (通常t0=0℃)時(shí)的對(duì)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(shí)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(cè)溫范圍為-50~300℃左右，多用于家電和汽車用的溫度檢測(cè)和控制。 金屬熱阻一般應(yīng)用于-200~500℃范圍內(nèi)的溫度測(cè)量，其特點(diǎn)是測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)溫電阻體的測(cè)溫原理，被測(cè)溫度的變化直接通過測(cè)溫電阻體的電阻值的變化來測(cè)量，因此測(cè)溫電阻體的引線等各種引線電阻的變化對(duì)溫度測(cè)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(jiān)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(cè)量滯后小的優(yōu)點(diǎn)②機(jī)械性能好、抗振動(dòng)、抗沖擊性強(qiáng)③能彎曲、安裝方便④壽命長(zhǎng)。 (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(jì)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(cè)量端面的實(shí)際溫度，適用于測(cè)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(chǎng)不發(fā)生爆炸。 隔爆型熱電阻體可用于Bla~B3c級(jí)區(qū)域有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的溫度測(cè)量。

工業(yè)上常用的金屬測(cè)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(cè)溫電阻體使用。 作為測(cè)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(duì)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(cè)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(guó)zui常用的是R0=10&Omega，R0=100&Omega； 和R0=1000&Omega； 等于或多個(gè)，其中每一個(gè)索引號(hào)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(hào)是Cu50和Cu100。 其中Pt100和Cu50的應(yīng)用zui廣泛。

測(cè)溫電阻體的信號(hào)連接方式

測(cè)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(hào)通過導(dǎo)線傳遞給計(jì)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(chǎng)，與控制室之間有一定的距離，熱電阻引線對(duì)測(cè)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(cè)溫電阻體的兩端各連接1根導(dǎo)線，引出電阻信號(hào)的方式稱為雙線式。 該導(dǎo)線方式雖然簡(jiǎn)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(zhǎng)度有關(guān)，因此該導(dǎo)線方式只適用于測(cè)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(hào)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(cè)。

測(cè)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(cè)量誤差。 這是因?yàn)闇y(cè)量熱阻的電路一般是不平衡橋。 測(cè)溫電阻體作為電橋的一個(gè)電橋電阻體，其連接引線(測(cè)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(cè)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(cè)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(hào)，沒有這個(gè)問題。

測(cè)溫電阻體系統(tǒng)的構(gòu)成

(1)測(cè)溫電阻體系統(tǒng)一般由測(cè)溫電阻體、連接線、顯示器等構(gòu)成。 1、測(cè)溫電阻體與顯示器的分度代號(hào)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(diǎn)。

(2)護(hù)套測(cè)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(jiān)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(cè)量滯后小的優(yōu)點(diǎn)②機(jī)械性能好、耐振動(dòng)、耐沖擊③能彎曲、安裝容易④壽命長(zhǎng)。

(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(jì)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(cè)量端面的實(shí)際溫度，適用于測(cè)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?cái)嘈蘩?，需要改變電阻線的長(zhǎng)度來影響電阻值，因此更換新電阻體較好，采用焊接修理時(shí)，焊接后驗(yàn)證合格后再使用。

熱電偶與熱阻的差異:

熱電偶和測(cè)溫電阻都是溫度測(cè)量中的接觸式測(cè)溫，其作用都是測(cè)量對(duì)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(cè)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(shí)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，能夠傳輸更遠(yuǎn)的4-20mA電信號(hào)，便于自動(dòng)控制和集中控制。 熱電偶的測(cè)溫原理是基于熱電效應(yīng)的。 將兩個(gè)不同的導(dǎo)體和半導(dǎo)體與閉合電路連接，在兩個(gè)接點(diǎn)溫度不同時(shí)，在電路中產(chǎn)生熱電勢(shì)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(shì)有兩個(gè)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(gè)不同導(dǎo)體接觸時(shí)，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(gè)不同導(dǎo)體的材料性質(zhì)和接觸點(diǎn)的溫度。 目前國(guó)際應(yīng)用的熱電偶有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際上熱電偶分為b、r、s、k、n、e、j和t，其測(cè)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(jià)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(hào)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(zhǎng)型，延長(zhǎng)導(dǎo)線的化學(xué)成分與補(bǔ)償?shù)臒犭娕枷嗤?，但?shí)際上延長(zhǎng)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(cè)溫范圍受到一定的限制，熱阻的測(cè)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(diǎn)也很多，電信號(hào)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(lì)，不能瞬間測(cè)量溫度的變化。 工業(yè)用熱阻一般為Pt100、Pt10、Cu50、Cu100，鉑熱阻測(cè)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(diǎn)便宜

本文熱電偶高頻詞： 測(cè)量  電勢(shì) 

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