热电阻温度计讲稿

§2-4热电阻温度计

ResistanceThermometer

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一、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℃。

取一只100W/220V灯泡，用万用表测量其电阻值，可以发现其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到的额定热态电阻值应为484。

温度升高，金属内部原子晶格的振动加剧，从而使金属内部的自由电子通过金属导体时的阻碍增大，宏观上表现出电阻率变大，电阻值增加。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。1、热电阻测温特点

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：热电阻（电阻体、绝缘管和保护套管）连接导线显示仪表2、热电阻测温原理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/℃。

α↑→灵敏度↑。金属导体:t↑→Rt↑，∴α为正值；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

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。

二、常用热电阻种类热电阻材料料要求：（1）物理理及化学性性质稳定；；（2）电阻温度系系数大；（3）电阻率大；（4）电阻阻值与温度度近似为线性关系；（5）复现现性好；（6）价格便宜宜。特点：稳定定性好、精精确度高、、性能可靠靠。ITS－90规定以以铂电阻温温度计作为为13.8033K～961.78℃℃温域的标标准内插仪仪器（1）铂热热电阻（（Pt）铂的电阻值值与温度的的关系在－200～0℃范范围内：在0～850℃范范围内：铂电阻的纯纯度通常用R100/R0表示。铂电阻的分分度号:Pt10、Pt100、、Pt50Pt10——表示铂电电阻在0℃℃时的电阻阻值为R0＝10Ω学习查“铂铂热电阻分分度表”铂热电阻分分度表铜电阻与温温度的关系系在－50～～＋150℃范围内内：在0～100℃范围围内，电阻阻温度关系系是线性的的：Rt=R0(1+αt)式中，α＝(4.25~4.28)××10－3/℃,（2）铜热热电阻（（Cu）优点：R-t关系系近似线性性；α较大；材料料易提纯；；价格便宜宜，互换性性好。缺点：电阻率较小小，为保持持一定阻值值需要细而而长的铜丝丝，使体积积↑热惯性↑；测温上上限低，因因为铜在100℃以上易氧氧化且抗腐腐蚀性差。。铜电阻的分分度号Cu50和和Cu100特点：电阻阻温度系数数大，灵敏敏度高。测温范围是是－60～～＋180℃，主要要用于较低低温域。镍电阻的分分度号有Ni100、Ni300和Ni500（3）镍热热电阻（Ni）热电阻的主主要技术性性能例：用分度号Cu100的铜电阻阻温度计测测得发电机机冷却水温温度为56℃，但检检定时确知知铜热电阻阻的R0＝100.8Ω，电阻阻温度系数数α’＝4.29×10-3/℃，试求求冷却水的的实际温度度。解：测温时显示示仪表按R0=100Ω,α＝4.28×10-3/℃分度的的，Rt=R0(1+αt)，故100×(1十0.00428×56)=100.8×(1十0.00429×t)由此求得冷冷却水实际际温度t=53.6℃。三、热电阻阻的结构（1）普通通热电阻（2）铠装装热电阻薄膜型及普普通型铂热热电阻小型铂热电电阻防爆型铂热热电阻汽车用水温温传感器及及水温表铜热电阻铂电阻温度度显示、变变送器☆热电阻阻的接线方方法：引出线—由热电阻体体至接线端端子的连接接导线平衡状态下下：IA×RA-IB×RB＝0It×Rt-ID×RD＝0∵IA＝IB＝It＝ID∴电桥安装在在仪表室内内的，而热热电阻Rt安装在被测测对象中，，距仪表室室有一定的的距离，由由于两根导导线电阻Ra及Rb在一个桥臂臂内，铜导导线电阻受受温度影响响较大，在在热电阻没没有任何变变化时，导导线电阻变变化会使得得平衡电阻阻RD相应移动，，标尺上的的读数改变变。移动滑线电电阻RD，检流计指指针指零，，表示电桥桥平衡由于RA／RB一定，故移移动RD的电阻值不不断平衡，，可通过RD电阻刻度或或温度刻度度读取温度度变化。二线制连接接法（惠斯斯登电桥））平衡状态下下，考虑Ra、Rc和RbRt+Rc＝（RA+Ra）RD/RB注意：平衡衡时Ib＝0导线电阻Ra及Rb分别在相邻邻桥臂RA及RD中，另一导导线电阻接接到导线的的输出端。。如果RA＝RD，则环境温温度变化及及电阻自身身发热引起起导线电阻阻Ra及Rb的变化基本本相等，对对电桥平衡衡影响极小小。三线制连接接法（卡仑仑达尔电桥桥）（1）两线制存在引出线线电阻随温温度变化产产生的附加加误差；（2）三线制可以消除引引出线电阻阻的影响；；工业上多多采用。（3）四线线制制不仅仅可可消消除除引引出出线线电电阻阻的的影影响响，，还还可可消消除除连连接接导导线线间间接接触触电电阻阻及及其其阻阻值值变变化化的的影影响响。。多多用用于于标标准准铂铂热热电电阻阻的的引引出出线线上上。。热电电阻阻在在使使用用中中的的注注意意事事项项：：为减减小小环环境境温温度度对对线线路路电电阻阻的的影影响响，，工工业业上上常常采采用用三三线线制制连连接接，，也也可可以以采采用用四四线线制制连连接接。。热电电阻阻引引入入显显示示仪仪表表的的线线路路电电阻阻必必须须符符合合规规定定值值，，否否则则将将产产生生系系统统误误差差。。热电电阻阻工工作作电电流流应应小小于于规规定定值值，，否否则则因因过过大大电电流流造造成成自自热热效效应应，，产产生生附附加加误误差差。。热电电阻阻分分度度号号必必须须与与显显示示仪仪表表调调校校时时分分度度号号相相向向。。四、、半半导导体体热热敏敏电电阻阻（SemiconductorHeat-sensitiveResistance））工作作原原理理：：是利利用用半半导导体体材材料料的的电阻阻随随温温度度显显著著变变化化这一一特特性性制制成成的的感感温温元元件件。。由某某些些金金属属氧氧化化物物按按一一定定的的配配方方比比例例压压制制烧烧结结而而成成。。负温温度度系系数数(NTC)热热敏敏电电阻阻（（阻值值随随温温度度升升高高而而显显著著减减少少））采用用MnO2、Mn(NO3)4、CuO、、Cu(NO3)2等化化合合物物制制造造；；正温温度度系系数数(PTC)热热敏敏电电阻阻采用用NiO2、ZrO2等化化合合物物制制造造；；临界界温温度度(CTR)热热敏敏电电阻阻当温温度度超超过过某某一一数数值值后后，，电电阻阻会会急急剧剧增增加加或或减减少少。。热敏热电阻温度特性电阻阻与与温温度度的的关关系系（（非非线线性性的的））：：T为为热热力力学学温温度度；；e＝＝2.71828；；A、、B为为常常数数。。在温温度度T0时的的电电阻阻值值为为两式式整整理理得得:[例例]已知知某某半半导导体体热热敏敏电电阻阻在在20℃℃时时的的阻阻值值为为100Ω，，其其电电阻阻与与温温度度斜斜率率为为dR/dt=－－5.0ΩΩ/K。。试求求：：该该热热敏敏电电阻阻在在50℃℃时时的的阻阻值值。。[提提示示]利用用公公式式[解解]代入入已已知知数数据据，，即即可可求求得得A和和B的的值值A=0.000043092(Ω);B=4296.8(K)再利利用用公公式式求求得得，，RT在50℃℃(即即50＋＋273.15K)时时的的阻阻值值为为25.64Ω。。优点点：：1））电阻阻温温度度系系数数大大，，灵灵敏敏度度高高；；2））电阻阻率率很很大大，，体体积积可可做做的的很很小小，，热惯惯性性小小，，响响应应快快,可用用来来测测量量点点的的温温度度。3））电阻阻值值很很大大，，连连接接导导线线电电阻阻变变化化的的影影响响可可忽忽略略；；缺点点：：1））同同一一型型号号的的热热敏敏电电阻阻的的电电阻阻温温度度特特性性分分散散性性很很大大，，互互换换性性差差；；2））电阻阻温温度度关关系系不不稳稳定定，，随随时时间间而而变变,需及及时时标标定定。。半导导体体热热敏敏电电阻阻的的结结构构图图：：a：：珠珠形形热热敏敏电电阻阻；；b：：涂涂敷敷玻玻璃璃的的热热敏敏电电阻阻1：：电电阻阻（（金金属属氧氧化化物物烧烧结结体体））；；2：：引引出出线线（（铂铂丝丝））；；3：：玻玻璃璃；；4：：杜杜美美丝丝c:带玻玻璃璃保保护护套套管管的的热热敏敏电电阻阻1：：金金属属氧氧化化物物烧烧结结体体；；2：：铂铂丝丝；；5：：玻玻璃璃管管热敏敏电电阻阻的的外外形形、、结结构构及及符符号号a））圆圆片片型型热热敏敏电电阻阻b））柱柱型型热热敏敏电电阻阻c））珠珠型型热热敏敏电电阻阻d））铠铠装装型型e））厚厚膜膜型型f））图图形形符符号号1—热敏电阻阻2—玻玻璃外壳3—引出线线4—紫铜外壳壳5——传热安装孔孔热敏电阻外形形MF12型NTC热敏敏电阻聚脂塑料封装装