测 控 基 础 温PPT课件

1、 二、膨胀式温度计 基于物体受热膨胀的性质而制成的温度计叫做膨胀式温度计。它又分为液体膨胀、气体膨胀和固体膨胀三大类。（一）玻璃管液体温度计 液体膨胀式温度计中应用最广泛的是玻璃管液体温度计，其结构简单、使用方便、精确度高、价格低廉。1 1测温原理 当玻璃温包插入被测介质中，由于被测介质的温度变化，使感温液体膨胀或收缩，因而沿毛细管上升或下降，由刻度标尺显示出温度的数值。温度的测量与变送（续）第1页/共55页液体受热后体积膨胀和温度的关系可用下式表示： V Vt tV Vt0t0( )(t t-t t0 0) ) 式中：V Vt t液体在温度为tt时的体积； V Vt0t0液体在温度为t t0

2、 0时的体积； 液体的体积膨胀系数； 盛液容器的体积膨胀系数。 从式可以看出，液体的膨胀系数越大，温度计的灵敏度就越高。一般多常采用水银和酒精做工作液，其中水银工作液较其它液体有许多优点，如不粘玻璃，不易氧化，容易提纯，线性较好等 。玻璃管液体温度计（续）第2页/共55页 2 2结构与分类 按结构可分为三种：棒状温度计、内标尺式温度计和外标尺式温度计。 棒状温度计如图（a a）所示，它的标尺直接刻在玻璃管的外表面上。 图（b b）是内标尺式温度计，它有乳白色的玻璃片温度标尺，该标尺放置在连通玻璃温包的毛细管后面，将毛细管和标尺一起套在玻璃管内，此温度计热惰性较大，但观测比较方便。外标尺式温度计

3、是将连通玻璃温包的毛细管固定在标尺板上，这种温度计多用来测量室温。玻璃管液体温度计（续）水银玻璃管液体温度计 a）棒状；（b）内标尺式 1玻璃温包；2毛细管； 3刻度； 4玻璃外壳第3页/共55页 按用途分类又可分为：工业、标准和实验室用三种。 标准玻璃温度计有棒状、内标尺式的，其分度值为0.050.050.10.1；作为标准，用于校验其它温度计。 工业用温度计一般做成内标尺式的，其尾部有直的、弯成9090或135 135 角，为了避免工业用温度计在使用时被碰伤，在玻璃管外通常罩有金属保护套管，在玻璃温包与金属套管壁之间填有良好的导热物质。实验室用温度计形式和标准的相仿，精度也较高玻璃管液体温

4、度计（续）工业用玻璃管液体温度计第4页/共55页三、压力式温度计 压力式温度计是根据封闭容器中的液体、气体或低沸点液体的饱和蒸汽压，受热后体积膨胀或压力变化这一原理而制作的，并用压力表来测量此变化，从而测得温度。1 1测温原理 对一定质量的气体或液体，如果它的体积一定，则它的压力与温度之间的关系可用下式表示： 00()ttpptt温度的测量与变送（续）第5页/共55页 式中：P Pt t气、液体在温度t t时的压力； P Pt0t0气、液体在温度t t0 0时的压力； 气、液体的体积膨胀系数； 气、液体的压缩系数。 当密封系统的容积不变时，气体或液体的压力与温度呈线性关系，由此原理制成的压力式

5、温度计的标尺应为均匀刻度。蒸气的压力与温度之间也呈一定的函数关系。这就是压力式温度计的测温原理。压力式温度计（续）第6页/共55页 压力式温度计的基本结构如图所示。它是由充有感温介质的温包、传压元件（毛细管）及压力敏感元件（弹簧管）构成的全金属组件。温包内充填的感温介质有气体、液体及蒸发液体等。测温时将温包置于被测介质中，温包内的工作物质因温度升高体积膨胀而导致压力增大。该压力变化经毛细管传给弹簧管并使其产生一定的形变，然后借助齿轮或杠杆等传动机构，带动指针转动，指示出相应的温度 。压力式温度计（续）第7页/共55页 由此可见，温包、毛细管及弹簧管是压力式温度计的三个主要部分，其性能对该温度计

6、的精度影响极大。 温包是直接与被测介质相接触的感温元件，要求它具有一定强度、较低的膨胀系数、较高的热导率及一定的抗腐蚀性能。 毛细管主要用来传递压力变化。 如果毛细管细而长，则传递压力的滞后现象很严重，致使温度计的响应速度变慢。但是，在长度相同的条件下，毛细管越细，仪表的精确度越高。 液体压力式温度计多以有机液体（甲苯、酒精等）或水银作为感温介质；气体压力式温度计多以氮气或氢气为感温介质；蒸汽压力式温度计以低沸点液体（丙酮、乙醚等）为感温介质。 压力式温度计（续）第8页/共55页工作原理：（1 1）当介质的温度发生变化时，温包中的感温液体的体积就发生变化；（2 2）温度升高体积膨胀，多出温包的

7、体积经毛细管进入多圈弹簧管内腔，使内腔压力增高，从而使多圈弹簧管自由端产生大小和温度的变化成正比的角位移；（3 3）多圈弹簧管自由端带动记录笔杆旋转，笔尖的位移反映了温度的变化。（4 4）钟机通过摩擦片带动螺杆转动，并记录下记录筒的垂直位移，记录筒向下移动正比于时间，所以卡片上记录到的就是温度和时间的关系曲线。第9页/共55页工作原理：（1 1）当介质的温度发生变化时，温包中的感温液体的体积就发生变化；（2 2）温度升高体积膨胀，多出温包的体积经毛细管进入多圈弹簧管内腔，使内腔压力增高，从而使多圈弹簧管自由端产生大小和温度的变化成正比的角位移；（3 3）多圈弹簧管自由端带动记录笔杆旋转，笔尖的

8、位移反映了温度的变化。（4 4）钟机通过摩擦片带动螺杆转动，并记录下记录筒的垂直位移，记录筒向下移动正比于时间，所以卡片上记录到的就是温度和时间的关系曲线。第10页/共55页四、双金属温度计 利用两种膨胀系数不同的金属元件来测量温度的温度计称双金属温度计。 它是一种固体膨胀式温度计。其结构简单、牢固，可部分取代水银温度计，用于气、液体及蒸汽的温度测量。采用双金属温度计是解决汞害的一条途径。 双金属温度计是由种膨胀系数不同的金属薄片叠焊在一起制成的。如图（a a）所示。双金属片受热后由于两种金属片的膨胀系数不同而产生弯曲变形，弯曲的程度与温度高低成比例。 温度的测量与变送（续）第11页/共55页

9、 为了提高仪表的灵敏度，工业上应用的双金属温度计是将双金属片制成螺旋形，如图（b b）所示。 一端固定在测量管的下部，另一端为自由端，与插入螺旋形双金属片的中心轴焊接在一起。当被测温度发生变化时，双金属片自由端发生位移，使中心轴转动，经传动放大机构，由指针指示出被测温度值双金属温度计（续）第12页/共55页 SW150型井下温度计除感温部分外，其余部分与CY614型压力式井下温度计基本相同。 感温部分有螺旋形双金属片、进液短节和护套组成。 螺旋双金属片的材料，内层为2Cr3Ni32，外层为Ni36。两层厚度相同均为0.21mm，宽为5.5mm，被卷成外径为8.4mm、螺距6mm、约20圈的直螺

10、旋柱，螺旋形双金属片下端固定在护套上，上端固定着记录笔杆和记录笔，为自由端。第13页/共55页工作原理：当热双金属在介质温度变化时，由于内外两层的热膨胀系数差别极大，在两层金属片相互叠焊不能自由伸长的条件下，便会向膨胀系数小的一侧弯曲，每一点弯曲积累的结果，其自由端就要产生相应的角位移带动装在热双金属螺旋自由端的记录笔杆绕轴向旋转，记录笔转角的大小代表了温度变化的多少，它构成记录卡片上的纵轴。装有记录卡片的记录筒钟机带动，沿螺旋杆做轴线运动，构成记录卡片的横轴。这样所测得的记录曲线就是温度随时间变化的曲线。第14页/共55页 五、热电偶温度计 热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表。它的测量

11、范围广、结构简单、使用方便，测温准确可靠，便于信号的远传、自动记录和集中控制，因而在工业生产和科研领域中应用极为普遍。 热电偶温度计是由热电偶、连接导线及显示仪表三部分组成。下图是最简单的热电偶温度计测温系统示意图。123图3-6-6 热电偶温度计1-热电偶；2-导线；3-显示仪表123图3-6-6 热电偶温度计1-热电偶；2-导线；3-显示仪表温度的测量与变送（续）第15页/共55页（一）热电偶的测温原理 热电偶是由两种不同的导体（或半导体）材料焊接或绞接（见下图）而成，焊接的一端与被测介质充分接触，感受被测温度，称为热电偶的工作端或热端；另一端与导线连接，称为自由端或冷端。导体A A、B

12、B称为热电极。 热电效应：将热电偶热端加热，使得冷、热两端温度不同，则在该热电偶回路中就会产生热电势，这种物理现象叫热电效应。热电偶温度计（续）第16页/共55页 在热电偶回路中产生的热电势有温差电势和接触电势两部分组成。 （1 1）温差电势 它是在同一导体材料的两端因其温度不同，自由电子分布不均匀，而产生温差电动势。记为e e（t t，t t0 0）。此电势只与导体性质和导体两端的温度有关，而与导体长度、截面大小及沿导体长度上的温度分布无关。 Att0U图3-6-8 温差电势的产生eA（t ,t0）热电偶温度计（续）第17页/共55页（2 2）接触电势: : 它是两种电子密度不同的导体相互接

13、触时产生的一种热电势。 当两种不同的导体A A和B B相接触时，其自由电子密度不等，则在两导体的接触面上，有电子扩散现象因而产生接触电势，记为e eABAB(t)(t)。 接触电势只与两种导体的性质和接触点的温度有关，当两种导体的材料一定，接触电势仅与其接触点的温度有关。温度越高，导体中的电子就越活跃，由A A导体扩散到B B导体的电子数就越多，致使接触面处所产生的电场强度越高，因而接触电势也就越大。热电偶温度计（续）第18页/共55页ABtUeAB（t）图3-6-9 接触电势的产生热电偶温度计（续） 导体A和B相接触时，其自由电子密度不等，则在两导体的接触面上，有电子扩散现象因而产生接触电势

14、，记为eAB(t)。第19页/共55页 综上所述，由A A、B B两种不同导体组成的热电偶回路中，如果两接触点的温度不同，假设 t tt t0 0，电子密度 NNA ANNB B，则存在两个温差电势e eA A（t t，t t0 0）和e eB B（t t，t t0 0），两个接触电势e eABAB(t)(t)和e eABAB(t (t0 0) )，各电势的方向示于图中。热电偶温度计（续）由图中可知，两个温差电势的方向相反，两个接触电势的方向也相反，因温差电势往往远小于接触电势，所以常常把它忽略不计.第20页/共55页热电偶温度计（续）电路中的总电势EAB(t，t0)可表示为： EAB(t，t

15、0)eAB(t)eAB(t0) 下脚注AB的顺序表示热电势的方向，A表示为正极（电子密度大的）导体，B表示为负极（电子密度小的）导体，t表示高温端，t0表示低温端。如果次序改变，则热电势前面的符号也应随之改变。即 eAB(t) eBA (t) EAB(t，t0)EBA (t，t0) EAB(t0，t)第21页/共55页 由热电偶回路中的总电势可知，当A A、B B两种材料确定之后，热电势仅与两接点的温度t t和t t0 0有关，如果t t0 0端温度保持不变，即e eABAB(t (t0 0) )为常数，则热电偶回路中的总电势就成为热端温度t t的单值函数，只要测出E EABAB(t (t，t

16、 t0 0) )的大小，就能得到被测温度t t，这就是利用热电现象来测温的原理。 说明： 如果组成热电偶回路的A A、B B 导体材料相同，则无论两接点温度如何，热电偶回路内的总电势为零。 如果热电偶两端温度相同，尽管A A、B B两导体材料不同，热电偶回路内的总电势也为零。 热电偶回路中的热电势除了与两接点处的温度有关外，还与热电极的材料有关，也就是说不同热电极材料制成的热电偶在相同温度下产生的热电势是不同的，参见各种热电偶分度表。 热电偶温度计（续）第22页/共55页（3 3）引入第三种导体的问题 为了测量热电偶产生的热电势，必须要用导线与显示仪表构成闭合回路，这样就在热电偶回路中加入了第

17、三导体，而第三导体的引入又构成了新的接点，如下图中的点3 3和点4 4、点2 2和点3 3 ，引入第三导体后会不会影响热电偶的热电势呢？下面分别对以下两种情况进行分析。热电偶温度计（续）第23页/共55页 EABC(t，t1，t0)eAB (t)eBC (t1) eCB (t1)eBA (t0) ） 因为 eBC (t1)eCB (t1) eBA (t0) eAB (t0) 所以，式可以改写成： EABC(t，t1，t0)eAB (t)eAB (t0) EAB (t，t0)热电偶温度计（续） A:右图所示情况在电路中，3、4接点温度相同（均为t1），故回路中总的热电势为：所以回路中总的热电势与

18、引入第三导体无关。第24页/共55页 B:右图所示情况电路中的2、3接点的温度相同（均为t0），故回路中总的热电势为：根据能量守恒定律，多种导体组成的闭合回路中，尽管它们的材料不同，只要各接点的温度相等，则此闭合回路中的总电势等于零。即ABC三种导体组成的闭合回路，EABC(t，t0)eAB (t)eAB (t0) EAB(t， t0) 结果表明热电势与第三导体的引入无关。热电偶温度计（续）EABC(t，t0)eAB (t)eBC (t0) eCA (t0)EABC(t0，t0)eAB (t0)eBC (t0) eCA (t0) 0则：eAB (t0) eBC (t0) eCA (t0) （3

19、-6-9）三个接点温度相同（均为t0），则回路中总热电势为：将式（3-6-9）代入前式得：第25页/共55页 经过分析知： 在热电偶回路中，接入第三种导体后，只要与第三种导体连接的两接点的温度相同，则对热电偶回路中的热电势没有影响。 同理，如在回路中引入多种导体，只要保证引入的导体两端温度相同，均不会影响热电偶回路中的热电势。 这是热电偶回路中一个很重要的性质，正是由于这种性质的存在，才可以在回路中根据需要方便地引入各种连接导线及显示仪表。热电偶温度计（续）第26页/共55页（二）常用热电偶 根据热电偶测温原理，理论上任意两种导体都可以组成热电偶。但实际为保证一定的测量精度，对组成热电偶的材料

20、必须进行严格地选择。工业用热电极材料应满足以下要求：1 1、热电极的物理和化学稳定性要高，即在测温范围内热电特性（热电势与温度之间的关系）不随时间变化；2 2、电阻温度系数小，导电率高；3 3、温度每升高11所产生的热电势要大，而且热电势与温度之间尽可能为线性关系；3 3、材料组织要均匀，有韧性，复现性好（用同种成分材料制成的热电偶其热电特性均相同的性质称复现性），便于成批生产及互换等。热电偶温度计（续）第27页/共55页 在实际生产中同时具备上述要求的热电极材料是难以找到的。因此，应根据不同的测温范围，选用不同的热电极材料。 目前在国际上被公认的比较好的热电极材料只有几种，这些材料是经过精选

21、而且标准化了的，应用在各种温度范围内，测量效果较好。现将工业上最常用的（已标准化了的）几种热电偶介绍如下： 热电偶温度计（续）第28页/共55页 1 1铂铑3030铂铑6 6热电偶（分度号为B B） 也称双铂铑热电偶，是典型的高温热电偶。以铂铑3030（铂7070，铑3030）为正极，铂铑6 6（铂9494，铑6 6）为负极，其测温上限长期使用可达16001600，短期可达18001800。其热电特性在高温下更为稳定，适于在氧化性或中性介质中使用。但它产生的热电势小，价格贵。在室温下热电势极小（2525时为2V2V，5050时为3V3V），因此当冷端温度在4040以下范围使用时，一般不需要进行

22、冷端温度补偿。热电偶温度计（续）第29页/共55页 2 2铂铑1010铂热电偶（分度号为S S） 铂铑1010为正极，纯铂丝为负极，测温上限长期使用为13001300，短期可达16001600，适于在氧化性及中性介质中使用。物理化学性能稳定，耐高温，不易氧化，在所有的热电偶中，它的精度最高，可用于精密温度测量和作基准热电偶。 3 3镍铬镍硅热电偶（分度号为K K） 镍铬为正极，镍硅为负极，测温上限长期使用为10001000，短期使用可达12001200。 此热电偶由于正、负极材料中都含镍，故抗氧化性抗腐蚀性好，500500以下可用于氧化性及还原性介质中，500500以上只宜在氧化性和中性介质中

23、使用。热电势与温度近似为线性，热电势比铂铑1010铂热电偶高3 34 4倍，价格便宜，应用广泛。热电偶温度计（续）第30页/共55页 4 4镍铬康铜热电偶（分度号为E E） 镍铬为正极，康铜（含镍4040的铜镍合金）为负极，测温范围为200200870870，但在750750以上只宜短期使用。该热电偶稳定性好，价格低廉，并可用于低温测量，尤其适宜在00以下使用，而且在湿度大的情况下，较其它热电偶耐腐蚀。 5 5铜康铜热电偶（分度号为T T） 该热电偶正极为纯铜，负极为康铜，适用测温范围一般为200200300300，短期可达350350。在廉价金属热电偶中它的精确度高，稳定性好，低温测量灵敏度

24、高，可用于真空、氧化、还原及中性介质中。但由于铜在高温时易氧化，故一般使用时不超过300300，因铜热电极的热导率高，在低温下易引入误差。热电偶温度计（续）第31页/共55页6 6铁康铜热电偶（分度号为J J） 该热电偶正极为铁，负极为康铜，一般测温范围为4040750750。它是廉价金属热电偶，适用的介质同铜康铜热电偶，这种热电偶在700 700 以下线性非常好，具有较高的灵敏度。由于铁易氧化生锈，故它不能在高温或含硫的介质中使用。 各种常用热电偶的热电势与温度的关系可由标准数据表中查到，这种表称为热电偶的分度表，分度表是在热电偶冷端温度t t0 000的条件下，得到的热电势与测量端温度对应

25、关系。分度号相同的热电偶可以共用同一分度表。几种常用热电偶的分度表见本章附录一。热电偶温度计（续）第32页/共55页 普通型热电偶由热电极、绝缘子、保护套管及接线盒四部分组成，其结构如图所示。 热电极是组成热电偶的两根热偶丝，热电极的直径由材料的价格、机械强度、导电率以及热电偶的测温范围等决定。贵金属的热电极大多采用直径为0.30.30.65mm0.65mm的细丝，普通金属电极直径一般为0.50.53.2mm3.2mm。其长度由安装条件及插入深度而定，一般为3503502000mm2000mm。热电偶温度计（续）第33页/共55页 绝缘子用于防止热电偶两极之间及热电极与保护套管之间形成短路，在

26、热电极上套入绝缘子，其材料视被测温度高低而定。最常用的绝缘子是瓷管和高温陶瓷管，其结构有单孔、双孔和四孔的。 保护套管是套在热电极及绝缘子外边，其作用是保护热电极不受化学腐蚀和机械损伤。其材质一般根据测温范围、插入深度、被测介质性质以及测温时间常数等条件来决定。 对材料的要求是：耐高温，耐腐蚀，有良好的气密性，足够的机械强度，具有较高的导热系数等。最常用的保护套管是碳钢和不锈钢。 为了便于安装，保护套管又分为螺纹连接和法兰连接两种型式。热电偶温度计（续）第34页/共55页 （三）热电偶冷端温度处理方法 为了使用上的方便，与各种标准化热电偶配套的显示仪表是根据所配热电偶的分度表将热电势转换为对应

27、的温度值来进行刻度的。前面已提到过各热电偶的分度表均是在冷端温度（t t0 0）为00的条件下的热电势与温度（t t）之间的关系，因此要求热电偶工作时，冷端必须保持在00，否则将产生误差。但在工业上使用时，要使冷端保持在00是比较困难的，因此要根据不同的使用条件及要求的测量精度，对热电偶冷端采用一些不同的处理方法。 热电偶温度计（续）第35页/共55页 1 1补偿导线 由于热电偶一般做得比较短（除铠装热电偶外），特别是贵金属热电偶就更短。这样热电偶的冷端离被测对象很近，使冷端温度较高且波动较大。如果把热电偶做得很长，使冷端延长至温度比较稳定的地方，这种办法由于热电极线不便于敷设，对于贵金属热电

28、偶很不经济。采用专用导线将热电偶的冷端延伸出来，如图所示，这种导线也是由两种材料制成，在一定温度范围内（0 0100100）与所连接的热电偶具有相同或十分近似的热电特性，其材料又是廉价金属，称为补偿导线。 ABt0t0ABt0t0ABABEAB（t，t0）图3-6-17 补偿导线的作用热电偶冷端温度处理方法（续）第36页/共55页 不同热电偶所用的补偿导线也不同，在使用时要注意型号相配，极性不能接错，热电偶与补偿导线连接处的温度不应超过100100。各种型号热电偶所配用的补偿导线材料列于表。补偿导线合金丝绝缘层颜色正极负极正极负极SPC（铜）K P C（铜）K P X（镍铬）E P X（镍铬）

29、J P X（铜）T P X（铜）SNC（铜镍）KNC（铜镍）KNX（镍硅）ENX（铜镍）JNX（铜镍）TNX（铜镍）红红红红红红绿蓝黑棕紫白补偿导线配用热电偶的分度号SCKCKXEXJXTXS（铂铑1 0 铂 ）K（镍铬镍硅）K（镍铬镍硅）E（镍铬铜镍）J（铁铜镍）T（铜铜镍）热电偶冷端温度处理方法（续）第37页/共55页 补偿导线表示并不能补偿热电偶冷端温度的变化，只是起到了热电偶冷端的延伸作用，改变热电偶的冷端位置，以便于采用其它的补偿方法。 另外，即使在规定使用温度范围内，由于补偿导线热电特性不可能与热电偶完全相同，因而仍存在一定的误差。热电偶冷端温度处理方法（续）第38页/共55页 2

30、 2冰点法 热点偶的分度表都是在冷端温度为00的情况下制定的，如果把冷端置于能保持温度为00的冰点槽内，则测得的热电势就代表被测实际温度。保温瓶内盛满冰水混合物，为了防止短路，两根电极丝要分别插入各自的试管中，试管则置于保温瓶中，使其温度保持在00，然后用铜导线引出接入显示仪表。热电偶冷端温度处理方法（续）第39页/共55页 冰点法一般在实验室里精密测量中使用。因为这种方法需要保持冰水两相共存，使用起来比较麻烦，故一般工业测量中均不采用。热电偶冷端温度处理方法（续）第40页/共55页3 3计算修正法当热电偶冷端温度不是00而是t t0 0时，测得的热电偶回路中的热电势为E E（t t，t t0

31、 0），这时可采用下式进行修正： E E（t t，0 0）E E（t t，t t0 0）E E（t t0 0，0 0）式中：E E（t t，0 0）冷端为00，热端为tt时的热电势； E E（t t，t t0 0）冷端为t t0 0，热端为tt时的热电势； E E（t t0 0，0 0）冷端为0 0，热端为t t0 0时的热电势， 即冷端温度不为00时热电势校正值。例：用镍铬镍硅（K K型）热电偶测温，热电偶冷端温度t t0 03030，测得的热电势E E（t t，t t0 0）25.5666mV25.5666mV，求被测的实际温度。解：由K K分度表中查得E E（3030，0 0）1.203

32、mV 1.203mV 则：E E（t,0t,0）E E（t,30t,30）E E（30,030,0）25.566625.56661.2031.203 26.769mV 26.769mV 再查分度表得实际温度为644644。热电偶冷端温度处理方法（续）第41页/共55页思考题：1、什么是热电效应？在热电偶回路中产生的热电势哪两部分组成？ 2、热电偶为何要进行冷端温度补偿？补偿方法有哪几种？3、用铂铑-铂热电偶测温，冷端温度为30OC，显示仪表（无冷端补偿措施）读数为985OC，所测得的实际温度为多少？热电偶冷端温度处理方法（续）第42页/共55页 六、热电阻温度计 热电偶温度计是一种较为理想的高

33、温测量仪表，但在测量较低温度时，由于产生的热电势较小，测量精度相应降低。因此在-200-2005005000 0C C温度范围内，一般使用热电阻温度计测量效果较好。 图热电阻温度计 热电阻温度计是由热电阻、连接导线及显示仪表组成，由于热电阻输出的是电阻信号，所以热电阻温度计与热电偶温度计一样，也便于远距离显示或传送信号。但是由于热电阻温度计的感温元件热电阻的体积较大，因此热容量较大，动态特性不如热电偶。温度的测量与变送（续）第43页/共55页 1 1、 热电阻的测温原理 热电阻温度计是基于金属导体或半导体电阻值与温度呈一定函数关系的原理实现温度测量的。实验证明，大多数金属导体当温度上升11时，

34、其电阻值均增大0.40.40.60.6；而半导体当温度上升11时，其电阻值则下降3 36 6。金属导体电阻与温度的关系一般可表示为 R Rt tR Rt0t011( t( tt t0 0)=R)=Rt0t0 1+ t 1+ t0 0 + R + Rt0t0tt式中：R Rt t温度为t t 时的电阻值； R Rt0t0温度为t t0 0 时的电阻值； 电阻温度系数，即温度每升高11时的电阻相对变化量。 一般金属材料的电阻与温度的关系并非线性，故值也随温度而变化，并非常数，但在某一范围内可近似为常数。热电阻温度计（续）第44页/共55页半导体电阻与温度的关系为： R RT TAeAeB/TB/T

35、 式中：R RT T温度T T时的电阻值； T T绝对温度，K K； e e自然对数的底，2.718282.71828； A A、B B常数，其值与半导体材料结构有关。 电阻与温度的函数关系一旦确定之后，就可通过测量置于测温对象之中并与测温对象达到热平衡的热电阻的阻值而求得被测温度。热电阻温度计（续）第45页/共55页2 2、常用金属热电阻 作为电阻温度计感温元件的热电阻，分为金属热电阻和半导体热电阻两类，其中以金属热电阻应用较多。一般对热电阻材料要求如下：（1 1）电阻温度系数大，即灵敏度高；（2 2）物理化学性能稳定，以能长期适应较恶劣的测温环境；（3 3）电阻率要大，以使电阻体积较小，减

36、小测温的热惯性；（4 4）电阻与温度之间近似为线性关系；（5 5）价格低廉，便于复制。 目前，使用的金属热电阻材料有铜、铂、铁、镍，而实际应用最广的是铜、铂两种材料，并已列入了标准化生产。 热电阻温度计（续）第46页/共55页 （一）结构 金属热电阻感温元件一般由电阻体、引线、绝缘子、保护套管及接线盒等组成，其外型与热电偶相似。热电阻通常也有普通型和铠装型等结构型式。 普通热电阻为电阻体是用热电阻丝绕制在绝缘骨架上制成的。一般工业用热电阻丝，铂丝直径多为0.07mm0.07mm（毫米），铜丝直径多为0.1mm0.1mm（毫米）。为消除绕制电感，通常采用双线并绕（亦称无感绕制）。热电阻温度计（续

37、）1 1电阻体；2 2引线；3 3绝缘子；4 4保护套管；5 5接线盒；6 6安装螺纹第47页/共55页 （二）常用热电阻（1）铂电阻 铂电阻由纯铂电阻丝绕制而成，其使用温度范围（按国际电工协会IEC标准）为200850。 铂电阻的特点： 精度高， 性能可靠， 抗氧化性好， 物理化学性能稳定。 易提纯，复制性好，有良好的工艺性，可以制成极细的铂丝（直径可达0.02 mm或更细）或极薄铂箔， 与其它热电阻材料相比，有较高电阻率。热电阻温度计（续）第48页/共55页 （二）常用热电阻 铂电阻是一种较为理想的热电阻材料，除作为一般工业测温元件外，还可作为标准器件。 铂电阻缺点：电阻温度系数小，电阻与温度呈非线性，高温下不宜在还原性介质中使用，