热工测量-电阻温度计
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✓ 热电阻（电阻体、绝缘管 和保护套管）
✓ 连接导线 ✓ 显示仪表
测温原理
金属导体或半导体: 电阻值R = f (温度t)
电阻温度系数（α）
—— 温度变化1℃时，导体电阻值的相对 变化量，单位为1/℃。
Rt Rt0 1 R
Rt0 (t t0 ) Rt0 t
➢ α ↑→ 灵敏度↑。 ➢ 金属导体: t↑→Rt↑ ，∴α为正值；
工作原理：
是利用半导体材料的电阻随温度显 著变化这一特性制成的感温元件。
由某些金属氧化物按一定的配方比 例压制烧结而成。
热敏热电阻温度特性
➢ 负温度系数(NTC)热敏电阻（阻值随温度升高而显著减少） 采用MnO2、Mn(NO3)4、CuO、Cu(NO3)2等化合物制造；
➢ 正温度系数(PTC)热敏电阻 采用NiO2、ZrO2等化合物制造；
解：测温时显示仪表按R0=100Ω , α＝4.28×10-3/℃分度的， Rt = R0(1+αt)，故 100×(1十0.00428×56) = 100.8×(1十0.00429×t)
由此求得冷却水实际温度 t =53.6℃。
热电阻的结构
（1）普通热电阻
（2）铠装热电阻
热电阻的接线方法：
R0=100Ω 、电阻温度系数α0＝4.28×10-3℃-1 分度的；但实际的R0’=98.6 Ω 、电阻温度系数α0’ ＝4.25×10-3℃-1 ，求仪表示值为164.27℃ 时的测温绝对误差为多少℃。 [提示] 利用 R=R0(1+α0t)
热电阻在使用中的注意事项：
为减小环境温度对线路电阻的影响，工业上常采用 三线制连接，也可以采用四线制连接。
热电阻引入显示仪表的线路电阻必须符合规定值， 否则将产生系统误差。
热电阻工作电流应小于规定值，否则因过大电流造 成自热效应，产生附加误差。
热电阻分度号必须与显示仪表调校时分度号相向。
半导体热敏电阻
而半导体: t↑→Rt↓ ，∴α为负值。 ➢ 金属纯度↑→α↑。有些合金材料，如锰
铜 α→0。
常用热电阻材料的电阻与温度关系
常用热电阻种类
根据感温元件的材质可分为金属导体和 半导体两大类。金属热电阻目前大量使 用的有铂、铜和镍三种。
按准确度等级可分为标准电阻温度计和 工业电阻温度计。
热电阻材料要求：
优点：
1）输出信号大、测温精度高； 2）电阻信号便于远传； 3）无需冷端补偿； 4）可以实现多点切换测量。
缺点：
1）感温部分体积大，热惯性大； 2）不能测取某一点的温度，只能测量 一个区域的平均温度； 3）在使用时需要外供电源； 4）连接导线电阻易受环境温度影响而产 生测量误差。
热电阻温度计的组成：
引出线—由热电阻体至接线端子的连接导线
R3
d R2
a
d
R4 E
c
R0
b来自百度文库Rt
（1）两线制 存在引出线电阻随温度变化产生的附加误差；
（2）三线制 可以消除引出线电阻的影响；工业上多采用。
（3）四线制 不仅可消除引出线电阻的影响，还可消除连接 导线间接触电阻及其阻值变化的影响。多用于 标准铂热电阻的引出线上。
3）电阻值很大，连接导线电阻变化的影响可 忽略；
缺点： 1）同一型号的热敏电阻的电阻温度特性分散 性很大，互换性差；
2）电阻温度关系不稳定，随时间而变,需及时 标定。
课外作业：
1、某铜电阻在20℃时的阻值R20=16.28Ω,其电阻温
度系数α0＝4.25×10-3℃-1，求该电阻在100℃
时的阻值。 2、某测热电阻阻值的显示仪表是按初始阻值
➢ 铜电阻的分度号
Cu50 和 Cu100
（3）镍热电阻（Ni）
➢ 特点：电阻温度系数大，灵敏度高。 ➢ 测温范围是－60～＋180℃，主要用
于较低温域。 ➢ 镍电阻的分度号有Ni100、Ni300和
Ni500
例：用分度号Cu100的铜电阻温度计测得 发电机冷却水温度为56℃，但检定时确 知铜热电阻的R0＝100.8Ω ，电阻温度 系数α’＝4.29×10-3/℃，试求冷却水的 实际温度。
a：珠形热敏电阻；b：涂敷玻璃的热敏电阻 1：电阻（金属氧化物烧结体）；2：引出线（铂丝）；3：玻璃；4：杜美丝
C: 带玻璃保护套管的热敏电阻 1：金属氧化物烧结体；2：铂丝；5：玻璃管
优点：
1）电阻温度系数大，灵敏度高； 2）电阻率很大，体积可做的很小，热惯性小， 响应快,可用来测量点的温度。
➢ 临界温度(CTR)热敏电阻 当温度超过某一数值后，电阻会急剧增加或减少。
电阻与温度的关系（非线性的）：
RT AeB /T
T为热力学温度；e＝2.71828；A、B为常数。
在温度T0时的电阻值为
RT0 AeB /T0
两式整理得: B /( 1 1 ) RT RT0 e T T0
[例] 已知某半导体热敏电阻在20℃时的阻 值为100Ω，其电阻与温度斜率为 dR/dt=－5.0Ω/K。 试求：该热敏电阻在50℃时的阻值。
➢ 铜电阻与温度的关系
• 在－50～＋150℃范围内：
Rt R0(1 At Bt2 Ct3)
• 在0～100℃范围内，电阻温度关系是线性的： Rt = R0(1+αt)
式中，α＝4.28×10－3/℃,
➢ 优点：R-t关系近似线性；α较大；材料易 提纯；价格便宜，互换性好。
➢ 缺点：电阻率较小，为保持一定阻值需要 细而长的铜丝，使体积↑热惯性↑；测温上 限低，因为铜在100℃以上易氧化且抗腐 蚀性差。
[提示] 利用公式
RT AeB /T
[解]
B
RT A e T
dRT
dT
B
AeT
B T2
RT
B T2
代入已知数据，即可求得A和B的值
A=0.000043092 (Ω); B=4296.8 (K)
再利用公式求得，RT在50℃(即50＋273.15K) 时的阻值为25.64 Ω 。
半导体热敏电阻的结构图：
热工测量及仪表
主讲教师：胡申华
§2-3 热电阻温度计
热电阻测温原理 常用热电阻种类 热电阻的结构 半导体热敏电阻
热电阻测温原理及特点
用热电偶测量500℃以下温度时， 热电势小，测量精度低；且使用中 经常需要进行冷端温度补偿。
故工业上在测低温时通常采用热电 阻温度计，其测温范围为－200～
500℃。
Rt R0 1 At Bt2 Ct3(t 100)
• 在0～850 ℃范围内：
Rt R0(1 At Bt2 )
➢ 铂电阻的纯度 通常用R100/R0表示。 ➢ 铂电阻的分度号: Pt 10、Pt 100、Pt 50 Pt10—表示铂电阻在0℃时的电阻值为R0＝10Ω
（2）铜热电阻 （Cu）
（1）物理及化学性质稳定； （2）电阻温度系数大； （3）电阻率大； （4）电阻值与温度近似为线性关系； （5）复现性好； （6）价格便宜。
（1）铂热电阻 （Pt）
➢ 特点：稳定性好、精确度高、性能可靠。 ➢ ITS－90规定以铂电阻温度计作为
13.8033K～961.78℃温域的标准内插仪器
➢ 铂的电阻值与温度的关系 • 在－200～0℃范围内：
✓ 连接导线 ✓ 显示仪表
测温原理
金属导体或半导体: 电阻值R = f (温度t)
电阻温度系数（α）
—— 温度变化1℃时，导体电阻值的相对 变化量，单位为1/℃。
Rt Rt0 1 R
Rt0 (t t0 ) Rt0 t
➢ α ↑→ 灵敏度↑。 ➢ 金属导体: t↑→Rt↑ ，∴α为正值；
工作原理：
是利用半导体材料的电阻随温度显 著变化这一特性制成的感温元件。
由某些金属氧化物按一定的配方比 例压制烧结而成。
热敏热电阻温度特性
➢ 负温度系数(NTC)热敏电阻（阻值随温度升高而显著减少） 采用MnO2、Mn(NO3)4、CuO、Cu(NO3)2等化合物制造；
➢ 正温度系数(PTC)热敏电阻 采用NiO2、ZrO2等化合物制造；
解：测温时显示仪表按R0=100Ω , α＝4.28×10-3/℃分度的， Rt = R0(1+αt)，故 100×(1十0.00428×56) = 100.8×(1十0.00429×t)
由此求得冷却水实际温度 t =53.6℃。
热电阻的结构
（1）普通热电阻
（2）铠装热电阻
热电阻的接线方法：
R0=100Ω 、电阻温度系数α0＝4.28×10-3℃-1 分度的；但实际的R0’=98.6 Ω 、电阻温度系数α0’ ＝4.25×10-3℃-1 ，求仪表示值为164.27℃ 时的测温绝对误差为多少℃。 [提示] 利用 R=R0(1+α0t)
热电阻在使用中的注意事项：
为减小环境温度对线路电阻的影响，工业上常采用 三线制连接，也可以采用四线制连接。
热电阻引入显示仪表的线路电阻必须符合规定值， 否则将产生系统误差。
热电阻工作电流应小于规定值，否则因过大电流造 成自热效应，产生附加误差。
热电阻分度号必须与显示仪表调校时分度号相向。
半导体热敏电阻
而半导体: t↑→Rt↓ ，∴α为负值。 ➢ 金属纯度↑→α↑。有些合金材料，如锰
铜 α→0。
常用热电阻材料的电阻与温度关系
常用热电阻种类
根据感温元件的材质可分为金属导体和 半导体两大类。金属热电阻目前大量使 用的有铂、铜和镍三种。
按准确度等级可分为标准电阻温度计和 工业电阻温度计。
热电阻材料要求：
优点：
1）输出信号大、测温精度高； 2）电阻信号便于远传； 3）无需冷端补偿； 4）可以实现多点切换测量。
缺点：
1）感温部分体积大，热惯性大； 2）不能测取某一点的温度，只能测量 一个区域的平均温度； 3）在使用时需要外供电源； 4）连接导线电阻易受环境温度影响而产 生测量误差。
热电阻温度计的组成：
引出线—由热电阻体至接线端子的连接导线
R3
d R2
a
d
R4 E
c
R0
b来自百度文库Rt
（1）两线制 存在引出线电阻随温度变化产生的附加误差；
（2）三线制 可以消除引出线电阻的影响；工业上多采用。
（3）四线制 不仅可消除引出线电阻的影响，还可消除连接 导线间接触电阻及其阻值变化的影响。多用于 标准铂热电阻的引出线上。
3）电阻值很大，连接导线电阻变化的影响可 忽略；
缺点： 1）同一型号的热敏电阻的电阻温度特性分散 性很大，互换性差；
2）电阻温度关系不稳定，随时间而变,需及时 标定。
课外作业：
1、某铜电阻在20℃时的阻值R20=16.28Ω,其电阻温
度系数α0＝4.25×10-3℃-1，求该电阻在100℃
时的阻值。 2、某测热电阻阻值的显示仪表是按初始阻值
➢ 铜电阻的分度号
Cu50 和 Cu100
（3）镍热电阻（Ni）
➢ 特点：电阻温度系数大，灵敏度高。 ➢ 测温范围是－60～＋180℃，主要用
于较低温域。 ➢ 镍电阻的分度号有Ni100、Ni300和
Ni500
例：用分度号Cu100的铜电阻温度计测得 发电机冷却水温度为56℃，但检定时确 知铜热电阻的R0＝100.8Ω ，电阻温度 系数α’＝4.29×10-3/℃，试求冷却水的 实际温度。
a：珠形热敏电阻；b：涂敷玻璃的热敏电阻 1：电阻（金属氧化物烧结体）；2：引出线（铂丝）；3：玻璃；4：杜美丝
C: 带玻璃保护套管的热敏电阻 1：金属氧化物烧结体；2：铂丝；5：玻璃管
优点：
1）电阻温度系数大，灵敏度高； 2）电阻率很大，体积可做的很小，热惯性小， 响应快,可用来测量点的温度。
➢ 临界温度(CTR)热敏电阻 当温度超过某一数值后，电阻会急剧增加或减少。
电阻与温度的关系（非线性的）：
RT AeB /T
T为热力学温度；e＝2.71828；A、B为常数。
在温度T0时的电阻值为
RT0 AeB /T0
两式整理得: B /( 1 1 ) RT RT0 e T T0
[例] 已知某半导体热敏电阻在20℃时的阻 值为100Ω，其电阻与温度斜率为 dR/dt=－5.0Ω/K。 试求：该热敏电阻在50℃时的阻值。
➢ 铜电阻与温度的关系
• 在－50～＋150℃范围内：
Rt R0(1 At Bt2 Ct3)
• 在0～100℃范围内，电阻温度关系是线性的： Rt = R0(1+αt)
式中，α＝4.28×10－3/℃,
➢ 优点：R-t关系近似线性；α较大；材料易 提纯；价格便宜，互换性好。
➢ 缺点：电阻率较小，为保持一定阻值需要 细而长的铜丝，使体积↑热惯性↑；测温上 限低，因为铜在100℃以上易氧化且抗腐 蚀性差。
[提示] 利用公式
RT AeB /T
[解]
B
RT A e T
dRT
dT
B
AeT
B T2
RT
B T2
代入已知数据，即可求得A和B的值
A=0.000043092 (Ω); B=4296.8 (K)
再利用公式求得，RT在50℃(即50＋273.15K) 时的阻值为25.64 Ω 。
半导体热敏电阻的结构图：
热工测量及仪表
主讲教师：胡申华
§2-3 热电阻温度计
热电阻测温原理 常用热电阻种类 热电阻的结构 半导体热敏电阻
热电阻测温原理及特点
用热电偶测量500℃以下温度时， 热电势小，测量精度低；且使用中 经常需要进行冷端温度补偿。
故工业上在测低温时通常采用热电 阻温度计，其测温范围为－200～
500℃。
Rt R0 1 At Bt2 Ct3(t 100)
• 在0～850 ℃范围内：
Rt R0(1 At Bt2 )
➢ 铂电阻的纯度 通常用R100/R0表示。 ➢ 铂电阻的分度号: Pt 10、Pt 100、Pt 50 Pt10—表示铂电阻在0℃时的电阻值为R0＝10Ω
（2）铜热电阻 （Cu）
（1）物理及化学性质稳定； （2）电阻温度系数大； （3）电阻率大； （4）电阻值与温度近似为线性关系； （5）复现性好； （6）价格便宜。
（1）铂热电阻 （Pt）
➢ 特点：稳定性好、精确度高、性能可靠。 ➢ ITS－90规定以铂电阻温度计作为
13.8033K～961.78℃温域的标准内插仪器
➢ 铂的电阻值与温度的关系 • 在－200～0℃范围内：