电气测试技术4.6热电阻(2010年).pptVIP

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行检测的装置。 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。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。 热电阻分类 按材料分，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。 按结构分，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、精密标准电阻 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增加而增加这一特性来进行温度测量的。 铂电阻的纯度 热电阻分度表 如何根据已知热电阻的电阻值，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； 标准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标准。 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，价格低廉。 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工作。 P358（Cu50） Rt＝71.40Ω，对应温度是？（Cu50） T＝100℃ 3、其他热电阻 镍使用温度范围是-50～100℃和-50～150 ℃。但目前应用较少：镍非线性严重，材料提取也困难。但灵敏度都较高，稳定性好，在自动恒温和温度补偿方面的应用较多。（我国定为标准化热电阻） 铟（yin）电阻适宜在-269～-258℃温度范围内使用，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℃温度范围内使用，灵敏度高，但是质脆易损坏。 碳电阻适宜在-273～-268.5℃温度范围内使用，热容量小，灵敏度高，价格低廉，操作简便，但是热稳定性较差。 下面是关于热电阻的结构、类型的简单了解 热电阻的结构比较简单，一般将电阻丝统在云母、石英、陶瓷、塑料等绝缘骨架上，经过固定，外面再加上保护套管。但骨架性能的好坏，影响其测量精度、体积大小和使用寿命。 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合。 铠装式铂电阻外保护套管采用不锈钢，内充满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，适合安装在环境恶劣的场合。 可直接用铜导线和二次仪表相连接使用。由于它具有良好的电输出特性，可为显示仪、记录仪、调节器、扫描器、数据记录仪以及计算机提供准确的温度变化信号。 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，及光刻法和干燥蚀刻法把铂附着在陶瓷基片上形成膜，引线经过激光调阻制成。铂金属的长期稳定性、可重复操作性、快速响应及较宽的工作温度范围等特性使其能够适合多种应用。 二、测量电路 U0为指示电表，R1、R2、R3为固定电阻， RP为零位调节电阻(适应不同热电阻而设置)。热电阻都通过电阻分别为RL1＝RL2＝RL3的三根导线和电桥连接。 若R3＝100Ω，Rt为Pt100，R0＝100Ω，则RP＝0Ω。 Rt为Pt46，R0＝46Ω，则RP＝54Ω。 当温度变化时，引线的长度和电阻温度系数相同，它们的电阻变化就不会影响电桥的状态，即不会产生温度误差。 三线连接法的缺点之一是可调电阻的接触电阻和电桥臂的电阻相连，可能导致电桥的零点不稳。在实验室精密测量时，采用四线连接法。 2、四线连接法 图所示为四线连接法，调零的RP电位器的接触电阻和指示电表串联， RN、Rt测量中都有接触电势。 引线2和3在测量时没有电流，引线电阻无影响 RN标准电阻 Rt热电阻 测量时，开关S2分别切换到RN、Rt上压降。 Rt＝（Ut/UN）RN 三、热电阻的应用 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，测量电路用得较多的是电桥电路。为了克服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，如果，则由于环境温度变化引起的引线电阻值变化造成的误差被相互抵消。 2、热电阻式流量计 热电阻流