电气测试技术46热电阻

4.6热电阻传感器

热电式传感器是利用转换元件电磁参量随温度变化的特性，对温度和与温度有关的参量进展检测的安装。将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器；将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是丈量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的丈量准确度是最高的，它不仅广泛运用于工业测温，而且被制成规范的基准仪。12/28/20231第四章非电量的电测技术热电阻分类

按资料分，热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，前者简称热电阻，后者简称热敏电阻。按构造分，普通型热电阻、锴装热电阻、薄膜热电阻按用途分，工业用热电阻、精细规范电阻12/28/20232第四章非电量的电测技术一、金属热电阻及其特性热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的添加而添加这一特性来进展温度丈量的。1、铂电阻铂易于提纯，在高温暖氧化性介质中物理化学性质稳定，电阻率较大，能耐较高的温度；制成的铂电阻输出－输入特性接近线性。铂电阻的电阻值与温度之间的关系：A、B、C——常数铂电阻制成的温度计，除作温度规范外，还广泛运用于高精度的工业丈量。由于铂为贵金属，普通在丈量精度要求不高和测温范围较小时，均采用铜电阻。12/28/20233第四章非电量的电测技术铂电阻的纯度

铂电阻的纯度以R100/R0表示，R100表示在规范大气压下水沸点时的铂的电阻值。国际温标规定，作为基准器的铂电阻，其R100/R0不得小于1.3925。我国工业用铂电阻分度号为BA1、BA2，其R100/R0=1.391。用途：钢铁、地质、石油、化工等消费工艺流程,各种食品加工、空调设备及冷冻库、恒温槽等的温度检测与控制中。12/28/20234第四章非电量的电测技术热电阻分度表如何根据知热电阻的电阻值，得出热电阻感应到的温度?分度表查询〔由于热电阻的非线性〕P356〔Pt100〕Rt＝315.20Ω，对应的温度是？〔Pt100〕T＝605℃目前，我国常用的工业铂电阻有：分度号Pt46，R0＝46.00Ω；分度号Pt100，R0＝100.00Ω；规范铂电阻或实验室用铂电阻的为10.00Ω或30.00Ω。由于铂电阻具有精度高、稳定性好、性能可靠和复现性好等特点，国际温标规定，从-259.34~630.74℃温域内以铂电阻温度计作为基准器制定其它温度规范。12/28/20235第四章非电量的电测技术12/28/20236第四章非电量的电测技术2、铜电阻铜在-50～150℃范围内铜电阻化学、物理性能稳定，输出－输入特性接近线性，价钱低廉。铜电阻阻值与温度变化之间的关系：式中A、B、C—常量当温度高于100℃时易被氧化，因此适用于温度较低和没有浸蚀性的介质中任务。12/28/20237第四章非电量的电测技术P358〔Cu50〕Rt＝71.40Ω，对应温度是？〔Cu50〕T＝100℃12/28/20238第四章非电量的电测技术3、其他热电阻镍运用温度范围是-50～100℃和-50～150℃。但目前运用较少：镍非线性严重，资料提取也困难。但灵敏度都较高，稳定性好，在自动恒温暖温度补偿方面的运用较多。〔我国定为规范化热电阻〕铟〔yin〕电阻适宜在-269～-258℃温度范围内运用，测温精度高，灵敏度是铂电阻的10倍，但是复现性差。锰电阻适宜在-271～-210℃温度范围内运用，灵敏度高，但是质脆易损坏。碳电阻适宜在-273～-268.5℃温度范围内运用，热容量小，灵敏度高，价钱低廉，操作简便，但是热稳定性较差。12/28/20239第四章非电量的电测技术热电阻的构造比较简单，普通将电阻丝统在云母、石英、陶瓷、塑料等绝缘骨架上，经过固定，外面再加上维护套管。但骨架性能的好坏，影响其丈量精度、体积大小和运用寿命。下面是关于热电阻的构造、类型的简单了解12/28/202310第四章非电量的电测技术感温元件构造普通〔装配式〕铂电阻12/28/202311第四章非电量的电测技术铠装式铂电阻比装配式铂电阻直径小，易弯曲，抗震性好，适宜安装在装配式铂电阻无法安装的场所。铠装式铂电阻外维护套管采用不锈钢，内充溢高密度氧化物绝缘体，因此，它具有很强的抗污染性能和优良的机械强度，适宜安装在环境恶劣的场所。可直接用铜导线和二次仪表相衔接运用。由于它具有良好的电输出特性，可为显示仪、记录仪、调理器、扫描器、数据记录仪以及计算机提供准确的温度变化信号。铠装式铂电阻12/28/202312第四章非电量的电测技术薄膜铂热电阻元件，把金属铂研制成粉浆，采用先进的激光喷溅薄膜技术，及光刻法和枯燥蚀刻法把铂附着在陶瓷基片上构成膜，引线经过激光调阻制成。铂金属的长期稳定性、可反复操作性、快速呼应及较宽的任务温度范围等特性使其可以适宜多种运用。薄膜铂热电阻陶瓷、玻璃、薄膜铂热电阻元件12/28/202313第四章非电量的电测技术二、丈量电路U0为指示电表，R1、R2、R3为固定电阻，RP为零位调理电阻(顺应不同热电阻而设置)。热电阻都经过电阻分别为RL1＝RL2＝RL3的三根导线和电桥衔接。假设R3＝100Ω，Rt为Pt100，R0＝100Ω，那么RP＝0Ω。Rt为Pt46，R0＝46Ω，那么RP＝54Ω。1、三线桥接法12/28/202314第四章非电量的电测技术当温度变化时，引线的长度和电阻温度系数一样，它们的电阻变化就不会影响电桥的形状，即不会产生温度误差。三线衔接法的缺陷之一是可调电阻的接触电阻和电桥臂的电阻相连，能够导致电桥的零点不稳。在实验室精细丈量时，采用四线衔接法。12/28/202315第四章非电量的电测技术2、四线衔接法图所示为四线衔接法，调零的RP电位器的接触电阻和指示电表串联，RN、Rt丈量中都有接触电势。引线2和3在丈量时没有电流，引线电阻无影响RN规范电阻Rt热电阻丈量时，开关S2分别切换到RN、Rt上压降。Rt＝〔Ut/UN〕RN12/28/202316第四章非电量的电测技术例4-13在较窄温域内铂电阻与温度关系可视为线性

Pt100的R0=100Ω，α=0.00394Ω/℃。图4-88是铂电阻二线制接入桥路，知R1=R2=1000Ω，R3=100Ω，引线电阻r=5Ω，被测温度t=300℃。求二线制接法引起的丈量误差。解：t=300℃时，热电阻的阻值为：按图4-87a三线制接法，引线电阻不会引起误差，〔RP=0〕其输出电压为：12/28/202317第四章非电量的电测技术图4-88热电阻两线制接入桥路按图4-88二线制接法，输出电压为：因此引起的相对误差为：由此可见，两线制接法引线电阻引起的误差是相当大的。运用时必需引起足够注重。12/28/202318第四章非电量的电测技术三、热电阻的运用1、热电阻温度计通常工业上用于测温是采用铂电阻和铜电阻作为敏感元件，丈量电路用得较多的是电桥电路。为了抑制环境温度的影响常采用图所示的三导线四分之一电桥电路。由于采用这种电路，热电阻的两根引线的电阻值被分配在两个相邻的桥臂中，假设，那么由于环境温度变化引起的引线电阻值变化呵斥的误差被相互抵消。12/28/202319第四章非电量的电测技术2、热电阻式流量计

热电阻流量计的电原理图。两个铂电阻探头Rt1、Rt2，Rt1放在管道中央，它的散热情况受介质流速的影响。Rt2放在温度与流体一样，但不受介质流速影响的小室中。当介质处于静止形状时，电桥处于平衡形状，流量计没有指示。当介质流动时，由于介质流动带走热量，温度的变化引起阻值变化，电桥失去平衡而有输出，电流计指示直接反映了流量的大小。12/28/202320第四章非电量的电测技术3、利用运放进展非线性校正的数字测温暖控制仪图4-91非线性校正电路