認(rèn)識(shí)熱電阻溫度計(jì)的基本參數(shù)

按照性質(zhì)不同，熱電阻可分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻兩大類(lèi)。前者簡(jiǎn)稱(chēng)為熱電阻， 而后者的靈敏度比前者高十倍以上，所以又稱(chēng)為熱敏電阻。

1.熱電阻

熱電阻主要是利用電阻隨溫度升髙而增大這一特性來(lái)測(cè)量溫度的，在工程上常用來(lái)測(cè)量 -200 ~ +8501之間的溫度。熱電阻溫度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：測(cè)量精度高，測(cè)量范圍廣，穩(wěn)定性 好；靈敏度高，其輸出信號(hào)比熱電偶要大得多；與熱電偶相比，它無(wú)需進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償； 信號(hào)便于遠(yuǎn)距離傳輸和多點(diǎn)切換測(cè)量等。因此，熱電阻溫度計(jì)在溫度測(cè)量中（特別是在低 溫區(qū)）占有重要地位r它的缺點(diǎn)是：感溫元件體積大，熱慣性大，只能測(cè)量某一區(qū)域的平均溫度；在使用時(shí)，需要外加電源供電；連接導(dǎo)線(xiàn)的電阻易受環(huán)境溫度的影響而產(chǎn)生測(cè)量'

誤差。

(.1)熱電阻的材料與溫度s的關(guān)系熱電阻的電阻值隨溫度變化的關(guān)系常用電阻溫度系 數(shù)來(lái)表示_所謂電阻溫度系if是指溫度每變化H的電阻值的相對(duì)變化量，用《來(lái)表示，即

熱電阻的純度對(duì)電阻溫度系數(shù)影響很大，一般用電阻比A =Khx/A來(lái)表示，則由式 (2-11)可知：

可見(jiàn)：W100越大，電阻絲的純度越高，a值越大；W100越小，電阻絲的雜質(zhì)越多，a值 越小，而且不穩(wěn)定。因此，熱電阻常用純金屬制成。

(2)熱電阻的測(cè)溫原理當(dāng)溫度發(fā)生改變時(shí)，熱電阻的阻值隨之變化。通過(guò)變化的電 阻值可間接地測(cè)得溫度的變化量，這就是熱電阻的測(cè)溫原理|這種電阻隨溫度變化的特性可 用如下種方法表7K:

1) 列表法。列表法就是以表格的形式將感溫元件的電阻值與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系表示出 來(lái)，即電阻一溫度對(duì)照表，通常稱(chēng)為分度表。分度表在實(shí)際工作中的用途很大#通常用熱電 阻測(cè)溫得到的是電阻值，要根據(jù)其數(shù)值的大小在分度表中查出相應(yīng)的溫度來(lái)。與熱電阻配套 的顯示儀表、調(diào)節(jié)器或溫度變送器的刻度及電路設(shè)計(jì)等，也都以分度表為依據(jù)來(lái)進(jìn)行的。

銷(xiāo)電阻和銅電阻是統(tǒng)一設(shè)計(jì)的定型產(chǎn)品，均有相應(yīng)的分度表（見(jiàn)附錄B)。凡分度號(hào)相 同的鉑電阻和銅電阻均符合相應(yīng)的分度規(guī)定。

2) 作圖法。這是將熱電阻的電阻與溫度的關(guān)系特性用曲線(xiàn)在坐標(biāo)紙上表示出來(lái)的方 法。這種方法的特點(diǎn)是直觀(guān)，可在一張圖上方便地比較各種不同電阻的特性。鉑電阻和銅電 阻的電阻一溫度特性曲線(xiàn)如圖2-31所示。

3)數(shù)學(xué)表示法。數(shù)學(xué)表示法就是用數(shù)學(xué) j式描述熱電阻感溫元件的電阻與溫度的關(guān)系 特性。鉑電阻和銅電阻的電阻與溫度的關(guān)系見(jiàn) 式（2-13)、式（2-14)和式（2-16)。

(3)熱電阻的結(jié)構(gòu)普通工業(yè)用鉑電阻和 銅電阻的結(jié)構(gòu)如圖^-32所示，它由電阻體、引 出線(xiàn)、絕緣管、保護(hù)管和接線(xiàn)盒等組成。除此 之外，也有根據(jù)不同用途制造的特殊結(jié)構(gòu)的熱 電阻。<L業(yè)普通熱電阻與熱電偶的外形很相 似，根據(jù)用途不同也有與熱電偶相應(yīng)的類(lèi)型 1)電阻體議電阻體是熱電阻的敏感元件， 它一般是采用無(wú)感雙繞法將電阻絲繞在骨架上

而成的，如圖2-33所示„常用骨架材料有云母、石英玻璃、陶瓷和有機(jī)塑料（只適用于銅 電阻）等。骨架的形狀通常有平板形、圓柱形和螺旋形等幾種

2)熱電阻的引出線(xiàn)|引出線(xiàn)是熱電阻出廠(chǎng)時(shí)自身具備的引線(xiàn)，位于保護(hù)管內(nèi)，其功能是 使感溫元件能與外部測(cè)量電路相連接。因保護(hù)管內(nèi)溫度梯度大，引線(xiàn)要選用純度高、不產(chǎn)生熱 電動(dòng)勢(shì)的材料。對(duì)于工業(yè)鉑電阻，中低溫用銀絲作引線(xiàn)，高溫用鎳絲:$對(duì)于銅和鎳電阻的引 線(xiàn)，一般都用銅、鎳絲。為了減少引線(xiàn)電阻的影響，其直徑往往比電阻絲的直徑大得多。'

熱電阻的引出線(xiàn)對(duì)測(cè)量結(jié)果有較大的影響，目前常角的引線(xiàn)方式有兩線(xiàn)制、,線(xiàn)制和四 線(xiàn)制。：

①兩線(xiàn)制。_在熱電阻感溫元件的兩端各連一根導(dǎo)線(xiàn)，如圖2-34所這種引線(xiàn)方式簡(jiǎn) 單、費(fèi)用低，但是引線(xiàn)電阻以及引線(xiàn)電阻的變化會(huì)帶來(lái)附加誤差。因此兩線(xiàn)制適用于引線(xiàn)不 長(zhǎng)，測(cè)溫準(zhǔn)確度要求較低的場(chǎng)合。

②線(xiàn)制在熱電阻感溫元件的一端連接兩根引線(xiàn)，另一端連接一根引線(xiàn)，如圖2-35 所示這種引線(xiàn)形式使兩條引出線(xiàn)和兩條導(dǎo)線(xiàn)的電阻分別加到電橋相鄰的兩臂中，可以較好 地消除引線(xiàn)電阻的影響，測(cè)量準(zhǔn)確度高于兩線(xiàn)制，所以應(yīng)用較廣。工業(yè)熱電阻通常采用三線(xiàn) 制接法，尤其是在測(cè)溫范圍窄、導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)、架設(shè)銅導(dǎo)線(xiàn)途中溫度發(fā)生變化等精況下，必須采用

隱線(xiàn)制接法

gD四線(xiàn)制在熱電阻感溫元件的兩端各連兩根引線(xiàn)，如圖2-36所示其中兩根和恒流 源連接，另外兩根線(xiàn)和電位差計(jì)相連|測(cè)量時(shí)，恒流源電流流過(guò)熱電阻產(chǎn)生壓降，再用電位 差計(jì)測(cè)出。盡管熱電阻的連接導(dǎo)線(xiàn)存在電阻，但電流回路中連接導(dǎo)線(xiàn)上的壓降并不在測(cè)量范 圍內(nèi)在測(cè)量回路中雖然有導(dǎo)線(xiàn)電阻，但由于電位差計(jì)在測(cè)量時(shí)電流為零，所以導(dǎo)線(xiàn)電阻上 的壓降為零因此，四線(xiàn)制總能消除連接導(dǎo)線(xiàn)電阻的影響，主要用于高精度溫度檢測(cè)。

值得注意的是，無(wú)論是三線(xiàn)制還是四線(xiàn)制， 引線(xiàn)都必須從熱電阻感溫元件的根部引出，不能 從熱電阻的接線(xiàn)端子上分出。

3)熱電阻的保護(hù)管和絕緣管0熱電阻的引出 線(xiàn)要通過(guò)瓷管進(jìn)行絕緣，以免發(fā)生短路。為了使 電阻體免受機(jī)械損傷和腐蝕性介質(zhì)的污染，延長(zhǎng) 使用壽命，一般電阻體外面均套有保護(hù)管但在 特殊情況下也可裸露使用。對(duì)保護(hù)管和絕緣管材 料的要求與熱電偶一樣。

(4)標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻金屬熱電阻主要有銷(xiāo)電 阻、銅電阻、鎳電阻、鐵電阻和銠鐵合金等，主 要金屬熱電阻的代號(hào)、分度號(hào)和基本參數(shù)（測(cè)量 范圍、及允許誤差、見(jiàn)腸及允許誤差）如表2-8 所示1其中鉑電阻和銅電阻zui為常用，有統(tǒng)一的 制作要求、分度表和計(jì)算公式，鈾電阻測(cè)溫準(zhǔn)確 度zui高。