1、熱電阻及其測溫原理 在工業(yè)應(yīng)用中，熱電偶一般適用于測量500以上的較高溫度。對于500以下的中、低溫度，熱電偶的輸出的熱電勢很小，這對二次儀表的放大器、抗干擾措施等的要求就很高，否則難以實(shí)現(xiàn)精確測量；而且，在較低溫區(qū)域，冷端溫度的變化所引起的相對誤差也非常突出。所以測量中、低溫度一般使用熱電阻溫度測量儀表較為合適。1、  熱電阻的測溫原理與熱電偶的測溫原理不同的是，熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測量出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓涂梢詼y量出溫度。目前主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用

2、以下的近似關(guān)系式表示，即Rt=Rt01+（t-t0）式中，Rt為溫度t時(shí)的阻值；Rt0為溫度t0（通常t0=0）時(shí)對應(yīng)電阻值；為溫度系數(shù)。半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值和溫度關(guān)系為Rt=AeB/t式中Rt為溫度為t時(shí)的阻值；A、B取決于半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)的常數(shù)。相比較而言，熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高（通常在數(shù)千歐以上），但互換性較差，非線性嚴(yán)重，測溫范圍只有-50300左右，大量用于家電和汽車用溫度檢測和控制。金屬熱電阻一般適用于-200500范圍內(nèi)的溫度測量，其特點(diǎn)是測量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在程控制中的應(yīng)用極其廣泛。 2、  工業(yè)上常用金屬熱電阻從電阻隨溫度的變

3、化來看，大部分金屬導(dǎo)體都有這個(gè)性質(zhì)，但并不是都能用作測溫?zé)犭娮?，作為熱電阻的金屬材料一般要求：盡可能大而且穩(wěn)定的溫度系數(shù)、電阻率要大（在同樣靈敏度下減小傳感器的尺寸）、在使用的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的化學(xué)物理性能、材料的復(fù)制性好、電阻值隨溫度變化要有間值函數(shù)關(guān)系（最好呈線性關(guān)系）。目前應(yīng)用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅：鉑電阻精度高，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?。汇~電阻在測溫范圍內(nèi)電阻值和溫度呈線性關(guān)系，溫度線數(shù)大，適用于無腐蝕介質(zhì)，超過150易被氧化。中國最常用的有R0=10、R0=100和R0=1000等幾種，它們的分度號分別為Pt10、Pt100、P

4、t1000；銅電阻有R0=50和R0=100兩種，它們的分度號為Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的應(yīng)用最為廣泛。 3、熱電阻的信號連接方式熱電阻是把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻信號通過引線傳遞到計(jì)算機(jī)控制裝置或者其它一次儀表上。工業(yè)用熱電阻安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，與控制室之間存在一定的距離，因此熱電阻的引線對測量結(jié)果會有較大的影響。目前熱電阻的引線主要有三種方式1二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來引出電阻信號的方式叫二線制：這種引線方法很簡單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r，r大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場

5、合    2三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的最常用的引線電阻。（熱電阻采用三線制，將導(dǎo)線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣消除了導(dǎo)線線路電阻帶來的測量誤差。）    3四線制：在熱電阻的根部兩端各連接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉(zhuǎn)換成電壓信號U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表?？梢娺@種引線方式可完全消除引線的電阻影響，主要用于高精度

6、的溫度檢測。 4、  熱電阻的結(jié)構(gòu)形式 和熱電偶溫度傳感器相類似，工業(yè)上常用的熱電阻主要有普通裝配式熱電阻和鎧裝熱電阻兩種型式。普通通裝配式熱電阻是由感溫體、有銹鋼外保護(hù)管、接線盒以及各種用途的固定裝置級成，安裝固定裝置有固定外螺紋、活動法蘭盤、固定法蘭和帶固定螺栓錐形保護(hù)管等形式。鎧裝熱電阻外保護(hù)套管采用不銹鋼，內(nèi)充高密度氧化物絕緣體，具有很強(qiáng)的抗污染性能和優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度。與前者相比，鎧裝熱電阻具有直徑小、易彎曲、抗震性好、熱響應(yīng)時(shí)間快、使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。對于一些特殊的測溫場合，還可以選用一些專業(yè)型熱電阻，如，測量固體表面溫度可以選用端面熱電阻，在易燃易爆場合可以選用防爆

7、型熱電阻，測量震動設(shè)備上的溫度可以選用帶有防震結(jié)構(gòu)的熱電阻等2線、3線、4線熱電阻測溫原理有何區(qū)別與熱電阻連接的檢測設(shè)備（溫控表、PLC輸入等）都有四個(gè)接線端子。I+、I-、V+、V-。    其中，I+、I-端是為了給熱電阻提供恒定的電流，V+、V-是用來監(jiān)測熱電阻的電壓變化，依次檢測溫度變化。    4線就是從熱電阻兩端引出4線，和4個(gè)端子連接。    3線就是引出3線，這需要檢測設(shè)備方的I-V-短接。    2線就使引出2線，這需要檢測設(shè)備方的I-V-、I+/V+短接。

8、        測溫原理都一樣，只是接線區(qū)別     測溫原理都一樣，只是接線區(qū)別。    應(yīng)該說，電流回路和電壓測量回路是否分開接線的問題。    2線，電流回路和電壓測量回路合二為1，精度差。    3線，電流回路的參考位和電壓測量回路的參考位為一條線。精度稍好。    4線，電路回路和電壓測量回路獨(dú)立分開，精度高，但費(fèi)線。熱電阻基本知識熱電阻測溫原理及材料 熱電阻是中低溫

9、區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點(diǎn)是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。 一、熱電阻測溫原理及材料 熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的。 熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用甸、鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。 1、鉑熱電阻的溫度特性 （1）在0850范圍內(nèi)： （2）在-2000范圍內(nèi)： 式中A、B、C的系數(shù)各為： A=3.90802×10-3C-1 ；B=-5.802×10-7C-2 C=-4.27350×10-12C

10、-4  鉑電阻阻值與溫度的分度關(guān)系由止兩式?jīng)Q定。 2、銅熱電阻的溫度特性 在-50150范圍內(nèi)： 式中 A=4.28899×10-3C-1；B=-2.133×10-7C-2；C=1.233×10-9C-3  銅電阻和溫度的分度關(guān)系由上式?jīng)Q定，鉑熱電阻和銅熱電阻的技術(shù)性能見表1-1 表1-1常用熱電阻的技術(shù)性能 名稱分度號溫度范圍溫度為0時(shí)阻值R0，電阻比R100/R0主要特點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)熱電阻鉑電阻(WZP)Pt10-20085010±0.011.385±0.001測量精度高,穩(wěn)定性好,可作為基準(zhǔn)儀器Pt5050±0.05

11、1.385±0.001Pt100100±0.11.385±0.001銅電阻(WZC)Cu50-5015050±0.051.428±0.002穩(wěn)定性好,便宜;但體積大,機(jī)械強(qiáng)度較低Cu100100±0.11.428±0.002鎳電阻(WZN)Ni100-60180100±0.11.617±0.003靈敏度高,體積小;但穩(wěn)定性和復(fù)制性較差Ni300300±0.31.617±0.003Ni500500±0.51.617±0.003低溫?zé)犭娮桡熾娮?.490K100

12、0; 復(fù)現(xiàn)性較好,在4.515K溫度范圍內(nèi),靈敏度比鉑電阻高十倍;但復(fù)制性較差,材質(zhì)軟,易變形銠鐵熱電阻2300K20、50或100 R4.2k/R273k約為0.07有較高的靈敏度,復(fù)現(xiàn)性好,在0.520K溫度范圍內(nèi)可作精測量;但長期穩(wěn)定性和復(fù)制性較差鉑鈷熱電阻2100K100 R4.2k/R273k約為0.07熱響應(yīng)好、自然小，機(jī)械性能好，溫度低于300K時(shí)，靈敏度大大高于鉑；但不能作為標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)2 #2 二、熱電阻測溫系統(tǒng)的組成 熱電阻測溫系統(tǒng)一般由熱電阻、連接導(dǎo)線和顯示儀表等組成。必須注意以下兩點(diǎn)： 1、熱電阻和顯示儀表的分度號必須一致 2、為了消除連接導(dǎo)線電阻變化的影響，必

13、須采用三線制接法。 三、熱電阻故障原因及處理方法 熱電阻的常見故障是熱電阻的短路和斷路。一般斷路更常見，這是因?yàn)闊犭娮杞z較細(xì)所致。斷路和短路是很容易判斷的，可用萬用表的"×1"檔，如測得的阻值小于R0，則可能有短路的地方；若萬用表指示為無窮大，則可斷定電阻體已斷路。 電阻體短路一般較易處理，只要不影響電阻絲的長短和粗細(xì)，找到短路處進(jìn)行吹干，加強(qiáng)絕緣即可。 電阻體的斷路修理必然要改變電阻絲的長短而影響電阻值，為此更換新的電阻體為好，若采用焊接修理，焊后要校驗(yàn)合格后才能使用。熱電阻測溫系統(tǒng)在運(yùn)行中常見故障及處理方法見表3-1。  表3-1熱電阻測溫系統(tǒng)常見故障及處理方法 故障現(xiàn)