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热电阻及其测温原理
在工业应用中,热电偶一般适用于测量500℃以上的较高温度。对于500℃以下的中、
低温度,热电偶的输出的热电势很小,这对二次仪表的放大器、抗干扰措施等的要求就
很高,否则难以实现精确测量;而且,在较低温区域,冷端温度的变化所引起的相对误
差也非常突出。所以测量中、低温度一般使用热电阻温度测量仪表较为合适。
1、热电阻的测温原理
与热电偶的测温原理不同的是,热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的,即电阻体
的阻值随温度的变化而变化的特性。因此,只要测量出感温热电阻的阻值变化,就可以
测量出温度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。
金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示,即
R=R[1+α(t-t)]
tt00
式中,R为温度t时的阻值;R为温度t(通常t=0℃)时对应电阻值;α为温度系数。
tt000
半导体热敏电阻的阻值和温度关系为
R=AeB/t
t
式中R为温度为t时的阻值;A、B取决于半导体材料的结构的常数。
t
相比较而言,热敏电阻的温度系数更大,常温下的电阻值更高(通常在数千欧以上),
但互换性较差,非线性严重,测温范围只有-50~300℃左右,大量用于家电和汽车用温
度检测和控制。金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量,其特点是测量准
确、稳定性好、性能可靠,在程控制中的应用极其广泛。
2、工业上常用金属热电阻
从电阻随温度的变化来看,大部分金属导体都有这个性质,但并不是都能用作测温热电
阻,作为热电阻的金属材料一般要求:尽可能大而且稳定的温度系数、电阻率要大(在
同样灵敏度下减小传感器的尺寸)、在使用的温度范围内具有稳定的化学物理性能、材
料的复制性好、电阻值随温度变化要有间值函数关系(好呈线性关系)。
目前应用广泛的热电阻材料是铂和铜:铂电阻精度高,适用于中性和氧化性介质,稳定
性好,具有一定的非线性,温度越高电阻变化率越小;铜电阻在测温范围内电阻值和温
度呈线性关系,温度线数大,适用于无腐蚀介质,超过150易被氧化。中国常用的有R
=10Ω、R=100Ω和R=1000Ω等几种,它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000;铜
000
电阻有R=50Ω和R=100Ω两种,它们的分度号为Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50
00
的应用为广泛。
3、热电阻的信号连接方式
热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件,通常需要把电阻信号通过引线传递
到计算机控制装置或者其它一次仪表上。工业用热电阻安装在生产现场,与控制室之间
存在一定的距离,因此热电阻的引线对测量结果会有较大的影响。
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