热电阻测温

授课教师：王轶卿

几种接触式测温方法

3.2.1 温度测量概述——热膨胀式测温3.2.2 热电偶温度计

3.2.3 热电阻温度计

钨丝灯泡 100W 测量钨丝灯泡冷态阻值 87.41Ω 额定电阻是多少？ 额定电阻 >>冷态电阻?

温度升高 电阻变大

热电阻温度计：

（一）测温原理：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。

（二）热电阻材料与温度的关系

①电阻温度系数α定义

②温度特性

◆正温度特性（正电阻温度系数）金属

◆负温度特性（负电阻温度系数）半导体

电阻比：表征热电阻特性的基本参数，与材料纯度有关。

（三）热电阻材料选取

用于制造热电阻的材料，要求:

(1)电阻率大，使体积小

(2)电阻温度系数要大;

(3) 热容量、热惯性要小;

(4) 电阻与温度的关系最好近于线性；

(5) 材料的物理、化学性质要稳定，复现性好，易提纯;

(6) 价格尽可能便宜。

（四）热电阻测温的特点

优点: 信号灵敏度高、易于连续测量、可以远传、无需冷端处理；其中，金属热电阻稳定性高、互换性好、准确度高，可以用作基准仪表。

缺点: 需要电源激励、有自热现象；

测温上限低于热电偶，

感温部分尺寸较大，反应速度较热电偶慢

抗机械冲击与震动性能略差

工业热电阻铠装热电阻

（五）常用热电阻

常用热电阻种类主要有铂电阻、铜电阻和半导体热敏电阻。

1、铂电阻的电阻率较大，电阻—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。

◆国标ITS-90规定，在13.8033—1234.93 K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。W100:铂电阻在100℃时电阻值R100与0℃时电阻值R0之比，即W100＝R100／R0。

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％。国标ITS-90规定，作为标准仪器的铂电阻W100应大于1.3925。一般工业用铂电阻的W l00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。

◆温度为0℃时，Pt l00的电阻值为100Ω, Pt l0的电阻值为10Ω。

◆铂电阻测温范围通常最大为-200℃～850℃。在550℃以上高温只适合在氧化气氛中使用。真空和还原气氛将导致电阻值迅速漂移。

◆铂电阻与温度的关系：

-200

0≤t≤850, R(t)=R0[1+At+Bt2]

式中：R0—温度为0℃时铂热电阻的电阻值（Pt l00：100Ω，Pt l0：10Ω）；

R(t)—温度为t℃时铂热电阻的电阻值；

A=3.90802×10-3；B=-5.8019×10-7；C=-4.2735×10-12；

◆作为热电阻丝材料应具备如下条件：

①电阻温度系数大、线性好、性能稳定；

②使用温度范围广、加工方便；

③固有电阻大，互换性好，复制性强。能够满足上述要求的丝材，最好是纯铂丝。◆我国纯铂丝品种及应用范围如表所示。

品种代号适用范围

1号铂丝2号铂丝3号铂丝4号铂丝5号铂丝P t1

P t2

P t3

P t4

P t5

制造标准铂电阻温度计

制造A级允差工业铂热电阻

制造B级允差工业铂热电阻

标准铂电阻温度计引线

工业铂电阻温度计引线

2.铜电阻

◆铜电阻的电阻值与温度的关系几乎呈线性，其材料易提纯，价格低廉；

◆电阻率较低（仅为铂的1/2左右）而体积较大，热响应慢；

◆铜在250℃以上的温度环境下本身易于氧化，故通常工业用铜热电阻（分度号分别为Cu50和Cu l00）一般其工作温度范围为-40℃～120℃。

◆电阻值与温度的关系为：

当-50≤t≤150时, R(t)=R0(1+At+Bt2+Ct3)

式中: R0—温度为0℃时铜热电阻的电阻值（Cu l00:100Ω，Cu50:50Ω）；

R(t)—温度为t时铜热电阻的电阻值；

A=4.28899×10-3; B=-2.133×10-7; C=1.233×10-9。

3.半导体热敏电阻适用于在低温段-50—350℃左右的范围、测温要求不高的场合，目前世界各国，特别是工业化国家，采用半导体热敏元件制作的温度传感器，已大量用于各种温度测量、温度补偿及家电、汽车等要求不高的温度控制。

（1）热敏电阻的优点：

①灵敏度高，其灵敏度比热电阻要大1～2个数量级；由于灵敏度高，可大大降低后面调理电路的要求；

②标称电阻规格多样，有几欧到十几兆欧之间的不同型号规格，不仅能很好地与各种电路匹配，而且远距离测量时几乎无需考虑连线电阻的影响；

③体积小，最小珠状热敏电阻直径仅0.1～0.2mm，可用来测量“点温”。

④热惯性小，响应速度快，适用于快速变化的测量场合；

⑤结构简单、坚固，能承受较大的冲击、振动；采用玻璃、陶瓷等材料密封包装后，可应用于有腐蚀性气氛等恶劣环境；

⑥资源丰富，制作简单，可方便地制成各种形状，易于大批量生产，成本和价格十分低廉。