华北电力大学测量仪表第三章温度测量2热电阻3.pptx

第三节 热电阻测温
工业上广泛应用电阻温度计来测量―200～＋ 500 ℃之间的温度。
特点:准确度高；在中低温下（ 500℃以下）测温, 它的输 出信号比热电偶的要大得多,故灵敏度高；电阻温度计的 输出是电信号，因此便于信号的远传和实现多点切换测 量。
组成:由热电阻、显示仪表 和连接导线组成，热电阻由 电阻体、绝缘套管和保护套 管等主要部件组成。
♀为什么要求制作热电阻的材料的电阻温度系数 要大？
二、标准化热电阻
1、 铂电阻 • 特点：稳定性好、准确度高、性能可靠，在还原性气氛
中，特别是在高温下很容易被还原性气体污染，铂丝将变 脆，并改变了电阻与温度间的关系；
• 纯度要求：铂的纯度常以R100/R0来表示。对于工业用铂 电阻，规定其R100/R0为1.385；
2．热电阻体
3、引出线 （l）两线制 （2）三 线制 （3）四线制123 Nhomakorabea4
Φ7.5
65 L
铂电阻体结构
1-银引出线；2-铂丝；3锯齿形云母骨架；4-保护 用云母片；5-银绑带；6铜电阻横截面；7-保护套 管；8-石英骨架
铜电阻体结构
1-线圈骨架；2-铜热电 阻丝；3-补偿组；4-铜 引出线
半导体热敏电阻结构 1-电阻体；2-引出线；3-玻璃保护管；4-引出极；5-锡箔；6-密封材料；7-导体
热电阻的结构
5、膜式铂电阻
为了提高铂电阻的抗震性和响应速度，研制出了膜 式铂电阻。
电阻温度系数的定义是：温度变化l℃时电阻值的相对 变化量，用α来表示，单位是℃-1，根据定义，α用下式 表示：
dR R
1
dR
dt R dt
一般材料的温度系数α并非常数，在不同的温度下具
有不同的数值。因此常用（R100－R0）／（R0×100） 代表0～100℃之间的平均温度系数，其中R100表示 100℃时的电阻值，R0表示0℃时的电阻值。
• 纯度：我国规定工业用铜电阻的R100/R0＝1.428。
• 分度号：铜电阻的分度号是Cu50和Cul00，表示其R0 分别为50Ω及100Ω。
• 分度关系：铜电阻在其测量范围内的温度特性可用下式
表示：
Rt=R0 (1 + At + Bt2 +Ct3) 式中 Rt——t℃时的电阻值；
R0——0℃时的电阻值 A， B， C——常数，对于工业用铜电阻，A＝ 4.28899×10-3 ℃-1 , B＝－ 2. 133×10-7 ℃-2 ， C＝ 1.233×10-9 ℃-3 。
对Ni 100而言，它的温度特性为 Rt=100 + At + Bt2 +Ct4
式阻中，：AA＝，B0，.54C8为5常℃数-1；，对B＝于R01.6006/5R×0＝101-3.6℃1-81；的C镍＝电 2.805×10-9℃-4 。
三、半导体热敏电阻
• 测温范围：一100～＋ 300℃ • 材料：金属氧化物以一定比例混合
• 分度号：Pt10和Pt 100；（注意10和100的含义）
• 分度关系：铂电阻的温度特性可用下列二式表示：
在一200～0℃之间 Rt=R0 [1 + At + Bt2 + Ct3(t-100)]
在 0～ 850℃之间 Rt=R0 (1 + At + Bt2)
以上两式中 Rt——t℃时的电阻值； R0——0℃时的电阻值； A， B， C——常数，对于工业用铂电阻，A＝
3.90802×10-3 ℃-1， B＝－ 5.802×10-7 ℃-2 , C= － 4.27350×10-12 ℃-4
2、铜电阻
• 特点：铜电阻的电阻值与温度的关系几乎是线性的，它 的电阻温度系数也比较大，而且材料容易提纯，价格比 较便宜，所以在一些测量准确度要求不是很高、而且温 度较低的场合，可使用铜电阻，它的测量范围是一50～ ＋ 150℃。铜电阻的缺点是：在250℃以上容易氧化， 因此只能用在低温及没有腐蚀性的介质中；铜的电阻率 ρ比较小，做成一定阻值的热电阻时体积就不可能很小。
（a）普通工业热电阻 1-接线盒；2-接线柱； 3-接线座；4-保护套管； 5-引出线；6-感温元件
(b) 铠装热电阻 1-感温元件；2-金属套管； 3-金属导线; 4-绝缘材料；
5-接线盒
热电阻的结构示意图
4、铠装热电阻
铠装热电阻是将热电阻体（感 温元件）焊到由金属保护套管、 绝缘材料和金属导线三者经拉 伸而成的细管导线上形成的， 然后在外面再焊一段短管做保 护套管，在热电阻体与保护套 管之间填满绝缘材料，最后焊 上封头，其结构如图所示。
一、测温原理
● 根据材料不同，测温热电阻可分为金属和半导体热电 阻两种。
● 实验证明，大多数金属导体当温度升高1℃时，其阻 值要增加0.4％～0.6％，半导体的阻值要减小3％～6％。 正是由于导体和半导体的电阻值会随温度而变化，因此测 量它们的电阻值变化便可达到测温的目的。
● 并不是任何材料都选用来制作热电阻。对制作热电阻 的材料有很多要求,其中有一点是选用的材料的电阻温度 系数要大。
由于铜电阻的特性在 0～100℃ 之间基本上是线性的， 所以在 0～ 100℃之间的温度特性可以用下式表示：
Rt=R0 (1 + αt） 式中 α—— 0～ 100℃之间的温度系数，等于 4.28 ×10-3
℃-1 。
3、镍电阻
镍电阻的温度系数α较大，因此其灵敏度比铂和铜的 高。当温度超过200℃时，α具有特异点，因此规定镍 电阻的使用温度范围为一 60～＋ 180 ℃。镍电阻的 电阻比R100/R0＝1.617。由于镍电阻的制造工艺较复 杂，很难获得α相同的镍丝，因此它的测量准确度比铂 电阻低，制定标准很困难，我国虽已规定它为标准化 热电阻，但尚未制订出相应的标准分度表。它的分度 号有Ni 100，Ni 300，Ni 500。
• 分类：NTC、PTC、CTR
• 结构：珠形、圆片形和棒型 • NTC的电阻温度特性 : RT=AeB/T • 优点（与金属测温电阻相比）
四、工业用热电阻的结构
由热电阻体、引出线、绝缘骨架、 保护套管、接线盒等部分组成。其 中保护套管和接线盒的外形及其功 能、要求和热电偶基本相同。
1、绝缘骨架
绝缘骨架是用以缠绕、支撑和固 定热电阻丝的支架。它的质量影响 热电阻的技术性能。