热电阻接入电路两线制和三线制接线法的

1.10 热电阻接入电路两线制和三线制接线法的分析

热电阻接入电路两线制三线制接线法

1．分析两线制由于引线电阻的误差

图1-12中，r为引线的电阻，R t为Pt电阻，其中由欧姆定律可得：

当R r=R t时（电桥平衡），V0=-I22r 。

从V0的表达式可以看出，引线电阻的影响十分明显，两线制接线法的误差很大。

2．分析三线制如何消除引线电阻的误差

三线制接线法由图1-13所示，由欧姆定律可得：

当R r=R t时，电桥平衡，I1=I2，V0=0。

可见三线制接线法可很好的消除引线电阻，提高热电阻的精度。

工业用热电阻温度计的使用注意事项

热电阻温度计是利用导体或半导体的电阻值随温度变化的性质来测量温度的，在工业生产中广泛用来测量(-100～500)℃范围的温度，其主要特点是测温准确度高，便于自动测量。由于热电偶在低温范围中产生的热电势小，因而对测量仪表要求严格，而采用热电阻温度计测量低温是很适宜的。

热电阻温度计按结构形式可分为普通工业型、铠装型及特殊型等。

常用的普通工业型热电阻主要有:

1.铂热电阻:广泛用来测量(-200～850)℃范围内的温度。在少数情况下，低温可测至1K，高温可测至1000℃。其物理、化学性能稳定，复现性好，但价格昂贵。铂热电阻与温度是近似线性关系。其分度号主要有Pt10和Pt100。

2.铜热电阻:广泛用来测量(-50～150)℃范围内的温度。其优点是高纯铜丝容易获得，价格便宜，互换性好，但易于氧化。铜热电阻与温度呈线性关系。其分度号主要有Cu50和Cu100。

铠装热电阻是在铠装热电偶的基础上发展来的，由热电阻、绝缘材料和金属套管三者组合加工而成，其特点是外形尺寸可以做得很小(最小直径可达20毫米)，因而反应速度快，有良好的机械性能，耐振耐冲击，具有良好的挠性，且不易受有害介质的侵蚀。

使用热电阻前必须检查它的好环，简易的检查方法是将热电阻从保护管中抽出，用万用表测量其电阻。若万用表读数为“0"或者万用表读数小于R0值，则该热电阻已短路，必须找出短路处进行修复；若万用表读数为“∞"，则该热电阻已断路，不能使用；若万用表读数比R0的阻值偏高一些，说明该热电阻是正常的。

热电阻的阻值不正确时，应从下部端点交叉处增减电阻丝，而不应从其它处调整。完全调好后应将电阻丝排列整齐，不能碰接，仍按原样包扎好。

经修复的热电阻，必须经过检定合格后方可使用。

热电阻安装时，其插入深度不小于热电阻保护管外径的8倍～10倍，尽可能使热电阻受热部分增长。热电阻尽可能垂直安装，以防在高温下弯曲变形。热电阻在使用中为了减小辐射热和热传导所产生的误差，应尽量使保护套管表面和被测介质温度接近，减小热电阻保护套管的黑色系数。

当用与热电阻相配的二次仪表测量温度时，热电阻安置在被测温度的现场，而二次仪表则放置在操作室内。如果用不平衡电桥来测量，那么连接热电阻的导线都分布在桥路的一个臂上。由于热电阻与仪表之间一般都有一段较长的距离，因此两根连接导线的电阻随温度的变化，将同热电阻阻值的变化一起加在不平衡电桥的一个臂上，使测量产生较大的误差。为减小这一误差，一般在测温热电阻与仪表连接时，采用三线制接法(图1)，即从热电阻引出三根导线，将连接热电阻的两根导线正好分别处于相邻的两个桥臂内(图2)。当环境温度变化而使导线电阻值改变时，其产生的作用正好互相抵消，使桥路输出的不平衡电压不会因之而改变。另一导线电阻R1的变动，仅对供桥电压有极微小的影响，但在准确度范围内。其示意图如下所示:

图1 热电阻的三线制

图2 热电阻的三线制接法

第四节热阻式测温方法

本节概述

热阻式测温是根据金属导体或半导体的电阻值随温度变化的性质，将电阻值的变化转换为电信号，从而达到测温的目的。

用于制造热电阻的材料，电阻率、电阻温度系数要大，热容量、热惯性要小，电阻与温度的关系最好近于线性。另外，材料的物理、化学性质要稳定，复现性好，易提纯，同时价格尽可能便宜。

热电阻测温的优点是信号灵敏度高，易于连续测量，可以远传（与热电偶相比），无需参比温度；金属热电阻稳定性高，互换性好，精度高，可以用作基准仪表。热电阻主要缺点是需要电源激励，有自热现象（会影响测量精度），测量温度不能太高。

常用热电阻主要有铂电阻、铜电阻和半导体热敏电阻。

一、铂电阻测温

1．概述

铂电阻的电阻率较大，电阻一温度关系呈非线性，但测温范围广，精度高，且材料易提纯，复现性好；在氧化性介质中，甚至高温下，其物理、化学性质都很稳定。国际ITS-90规定，在-259．35～961．78℃温度范围内，以铂电阻温度计作为基准温度仪器。

铂的纯度用百度电阻比W100表示。它是铂电阻在100℃时电阻值R100与0℃时电阻值R0之比，即W100＝R100／R

。W100越大，其纯度越高。目前技术已达到W100＝1．3930，其相应的铂纯度为99．9995％。国际ITS-90规定，作0

为标准仪器的铂电阻的W100应大于l．3925。一般工业用铂电阻的W100应大于1．3850。

目前工业用铂电阻分度号为Pt100和Pt10，其中Pt100更为常用；而Pt10是用较粗的铂丝制作的，主要用于600℃以上的测温。铂电阻测温范围通常最大为-200～850℃。在550℃以上高温（真空和还原气氛将导致电阻值迅速漂移）只适合在氧化气氛中使用。铂电阻与温度的关系为

当-200℃

（6-6）当0℃≤t≤＝850℃时

式中，Ｒ0为温度为零时铂热电阻的电阻值（Ptl00为100Ω，Pt10为10Ω）；

R（t）为温度为t时铂热电阻的电阻值；

A、B、C为系数，A＝3．908 02×10-3℃-1；B＝5．8019×10-7℃-2；C＝4．27350×10-12℃-4。

据公式（6-6）制成的工业铂热电阻分度表见附录1的附表1-1和附表1-2。

2．热电阻的结构

工业热电阻的基本结构如图6-3所示。

图6-3工业热电阻的基本结构

1-电阻丝；2-保护管；3-安装固定件；4-接线盒

热电阻主要由感温元件、内引线、保护管三部分组成。通常还具有与外部测量及控制装置、机械装置连接的部件。它的外形与热电偶相似，使用时要注意避免用错。

热电阻感温元件是用来感受温度变化的电阻器，它是热电阻的核心部分，由电阻丝及绝缘骨架构成。作为热电阻丝的材料应具备如下条件：

①电阻温度系数大，线性好，性能稳定；