热电阻式传感器原理
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铂热电阻除用作一般的工业测温外，在国际温标IPTS-68中还 被用来作为在 2.5 3oC 9 4~6.3 7oC 0 4温度范围内的温度基准器。
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铂电阻与温度的关系，可用下面的公式表示
在 20oC 0~0oC以内 R t R 0 [1 A B t2 tC (t 1t0 3 )0 ] （3.67）
2.7.2 热电阻 热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化
的原理进行测温的。人们也常常把这种导体或半导体的电阻值随温 度变化而变化的现象称为热阻效应。热电阻传感器分为金属热电阻 和半导体热电阻两大类，通常把金属热电阻称为热电阻，而把半导 体热电阻称为热敏电阻。
（1）热电阻 事实上各种金属材料的阻值都会随温度的变化而变化，但要利 用它作为测量用的热电阻必须具体以下要求：电阻温度系数要尽可 能大和稳定，电阻率高，线性度好，并且能在较宽的温度范围内保 持稳定的物理和化学性能。目前应用较多的热电阻材料主要有铂、 铜、镍、铁等。目前热电阻广泛用来测量20~080oC 0范围内的温 度，少数情况下，低温可测至 1K ，高温达 1000oC。 热电阻传感器通常由热电阻、连接导线及显示仪表构成，如图 3.47所示。热电阻也可以与温度变送器连接，将温度转换成标准电 流信号输出。
3）其他热电阻
表2.3 WZB型铜热电阻G分度表
温度系数：4.2 51 0 3/oC
温度
0
（0C）
10
20
30
-50 41.74 0 53.00 50.75 48.50 46.24 -0 53.00 55.25 57.50 59.75 -1 75.52 77.78 80.03 82.28
40
50
电阻（Ω）
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（3.69）
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—铜热电阻的电阻温度系数， 4 .2 1 5 3 ~ 0 4 .2 1 8 3 /0 o C 。
铜电阻的缺点是电阻率较低，电阻体积较大，热惯性也大，而 且易于氧化，不适合在腐蚀性介质或高温下工作。
目前工业上使用的标准铜热电阻有分度号为G（ R0 53）、 Cu50（R0 50）和Cu100（ R0 10 0 ）三种。这里给出G分度表， 以供工程技术人员在使用时查阅，如表3.4所示。
2）铜电阻 由于铂是贵重金属，故在一些测量精度要求不高，测温范围不 大的情况下，可以采用铜电阻来代替铂电阻，从而降低成本，同时 也能达到精度要求。在的温度范围内，铜电阻阻值与温度关系几乎 是线性的，可用下式近似表示
式中
Rt R0(1t)
R t —温度为 t oC 时的电阻值； R 0—温度为 0 o C 时的电阻值；
表2.3 铂电阻Pt100 分度表
10 20 30
40 50 60 70
80
电阻/Ω
R0 10 0
90
56.19 96.09 103.90 142.29 179.51 215.57 250.48 284.22 316.80 348.22 378.48
52.11 92.16 107.79 146.06 183.17 219.12 253.90 287.53 319.99 351.30 381.45
在0oC~80o0C以内
Rt R0(1A tB2)t 式中 R t —温度为 t oC 时的电阻值；
（3.68）
R 0 —温度为 0 o C时的电阻值；
t —任意温度（o C）；
A、B、C—常数；铂的 W1001.39时1 ，A3.9 ， ， 6 18 3 0/oCB 5 .84 17 7 0 /oC ； C 4 .2 2 1 1 02 /oC
43.99 62.01 84.54
64.26 86.79
R0 53
60
70
80
90
66.52 68.77 71.02 73.27
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分度号：Pt100
Байду номын сангаас温度
0
/℃
-200 -100
0 0 100 200 300 400 500 600 700 800
18.49 60.25 100.00 100.00 138.50 175.84 212.02 247.04 280.90 313.59 345.13 375.51
48.00 88.22 111.67 149.82 186.82 222.65. 257.32 290.83 323.18 354.37 384.40
43.87 84.27 115.54 153.58 190.45 226.17 260.72 294.11 326.35 357.37 387.34
39.71 80.31 119.40 157.31 194.07 229.67 264.11 297.39 329.51 360.47 390.26
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热电阻
显示仪表
导线
图3.47 热电阻传感器
1）铂电阻 铂电阻物理、化学性能在高温和氧化性介质中很稳定，并具有 良好的工艺性能，易于提纯，可以做成非常细的铂丝或极薄的铂箔， 缺点就是电阻温度系数较小，同时价格较昂贵。
铂热电阻中的铂丝纯度用电阻比 W 100来表示，它是铂热电阻在 100oC 时的阻值 R100 与 0 o C 时的阻值 R 0 之比。按IEC标准，工业用铂 热电阻的。
35.53 76.33 123.24 161.04 197.69 233.17 267.49 300.65 332.66 363.50
31.32 72.33 127.07 164.76 201.29 236.65 270.86 303.91 335.79 366.52
27.08 68.33 130.89 168.46 204.88 240.13 274.22 307.15 338.92 369.53
铂的W1001.389时，A3.9 ， ， 4 19 3 0/oCB 5 .8 5 11 7 0 /oC
； C 4 .0 4 1 1 02 /oC
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从式（3.67）和式（3.68）可以看出，热电阻在温度 t时的电 阻值与 R 0有关，目前我国规定工业用铂热电阻有R0 10和 R0 10 0 两种，对应的分度号分别为Pt10和Pt100，其中又以Pt100为常用。 在实际测量时，只要测得热电阻的阻值 R t ，便可根据分度表查得对 应的温度值。 列出Pt100的分度表，如表3.3所示。
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铂电阻与温度的关系，可用下面的公式表示
在 20oC 0~0oC以内 R t R 0 [1 A B t2 tC (t 1t0 3 )0 ] （3.67）
2.7.2 热电阻 热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化
的原理进行测温的。人们也常常把这种导体或半导体的电阻值随温 度变化而变化的现象称为热阻效应。热电阻传感器分为金属热电阻 和半导体热电阻两大类，通常把金属热电阻称为热电阻，而把半导 体热电阻称为热敏电阻。
（1）热电阻 事实上各种金属材料的阻值都会随温度的变化而变化，但要利 用它作为测量用的热电阻必须具体以下要求：电阻温度系数要尽可 能大和稳定，电阻率高，线性度好，并且能在较宽的温度范围内保 持稳定的物理和化学性能。目前应用较多的热电阻材料主要有铂、 铜、镍、铁等。目前热电阻广泛用来测量20~080oC 0范围内的温 度，少数情况下，低温可测至 1K ，高温达 1000oC。 热电阻传感器通常由热电阻、连接导线及显示仪表构成，如图 3.47所示。热电阻也可以与温度变送器连接，将温度转换成标准电 流信号输出。
3）其他热电阻
表2.3 WZB型铜热电阻G分度表
温度系数：4.2 51 0 3/oC
温度
0
（0C）
10
20
30
-50 41.74 0 53.00 50.75 48.50 46.24 -0 53.00 55.25 57.50 59.75 -1 75.52 77.78 80.03 82.28
40
50
电阻（Ω）
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—铜热电阻的电阻温度系数， 4 .2 1 5 3 ~ 0 4 .2 1 8 3 /0 o C 。
铜电阻的缺点是电阻率较低，电阻体积较大，热惯性也大，而 且易于氧化，不适合在腐蚀性介质或高温下工作。
目前工业上使用的标准铜热电阻有分度号为G（ R0 53）、 Cu50（R0 50）和Cu100（ R0 10 0 ）三种。这里给出G分度表， 以供工程技术人员在使用时查阅，如表3.4所示。
2）铜电阻 由于铂是贵重金属，故在一些测量精度要求不高，测温范围不 大的情况下，可以采用铜电阻来代替铂电阻，从而降低成本，同时 也能达到精度要求。在的温度范围内，铜电阻阻值与温度关系几乎 是线性的，可用下式近似表示
式中
Rt R0(1t)
R t —温度为 t oC 时的电阻值； R 0—温度为 0 o C 时的电阻值；
表2.3 铂电阻Pt100 分度表
10 20 30
40 50 60 70
80
电阻/Ω
R0 10 0
90
56.19 96.09 103.90 142.29 179.51 215.57 250.48 284.22 316.80 348.22 378.48
52.11 92.16 107.79 146.06 183.17 219.12 253.90 287.53 319.99 351.30 381.45
在0oC~80o0C以内
Rt R0(1A tB2)t 式中 R t —温度为 t oC 时的电阻值；
（3.68）
R 0 —温度为 0 o C时的电阻值；
t —任意温度（o C）；
A、B、C—常数；铂的 W1001.39时1 ，A3.9 ， ， 6 18 3 0/oCB 5 .84 17 7 0 /oC ； C 4 .2 2 1 1 02 /oC
43.99 62.01 84.54
64.26 86.79
R0 53
60
70
80
90
66.52 68.77 71.02 73.27
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分度号：Pt100
Байду номын сангаас温度
0
/℃
-200 -100
0 0 100 200 300 400 500 600 700 800
18.49 60.25 100.00 100.00 138.50 175.84 212.02 247.04 280.90 313.59 345.13 375.51
48.00 88.22 111.67 149.82 186.82 222.65. 257.32 290.83 323.18 354.37 384.40
43.87 84.27 115.54 153.58 190.45 226.17 260.72 294.11 326.35 357.37 387.34
39.71 80.31 119.40 157.31 194.07 229.67 264.11 297.39 329.51 360.47 390.26
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热电阻
显示仪表
导线
图3.47 热电阻传感器
1）铂电阻 铂电阻物理、化学性能在高温和氧化性介质中很稳定，并具有 良好的工艺性能，易于提纯，可以做成非常细的铂丝或极薄的铂箔， 缺点就是电阻温度系数较小，同时价格较昂贵。
铂热电阻中的铂丝纯度用电阻比 W 100来表示，它是铂热电阻在 100oC 时的阻值 R100 与 0 o C 时的阻值 R 0 之比。按IEC标准，工业用铂 热电阻的。
35.53 76.33 123.24 161.04 197.69 233.17 267.49 300.65 332.66 363.50
31.32 72.33 127.07 164.76 201.29 236.65 270.86 303.91 335.79 366.52
27.08 68.33 130.89 168.46 204.88 240.13 274.22 307.15 338.92 369.53
铂的W1001.389时，A3.9 ， ， 4 19 3 0/oCB 5 .8 5 11 7 0 /oC
； C 4 .0 4 1 1 02 /oC
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从式（3.67）和式（3.68）可以看出，热电阻在温度 t时的电 阻值与 R 0有关，目前我国规定工业用铂热电阻有R0 10和 R0 10 0 两种，对应的分度号分别为Pt10和Pt100，其中又以Pt100为常用。 在实际测量时，只要测得热电阻的阻值 R t ，便可根据分度表查得对 应的温度值。 列出Pt100的分度表，如表3.3所示。