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认识热电阻温度计的基本参数

更新时间:2014-11-13      浏览次数:1520

按照性质不同,热电阻可分为金属热电阻和半导体热电阻两大类。前者简称为热电阻, 而后者的灵敏度比前者高十倍以上,所以又称为热敏电阻。

1.热电阻

热电阻主要是利用电阻随温度升髙而增大这一特性来测量温度的,在工程上常用来测量 -200 ~ +8501之间的温度。热电阻温度计的优点是:测量精度高,测量范围广,稳定性 好;灵敏度高,其输出信号比热电偶要大得多;与热电偶相比,它无需进行冷端温度补偿; 信号便于远距离传输和多点切换测量等。因此,热电阻温度计在温度测量中(特别是在低 温区)占有重要地位r它的缺点是:感温元件体积大,热惯性大,只能测量某一区域的平均温度;在使用时,需要外加电源供电;连接导线的电阻易受环境温度的影响而产生测量'

误差。

(.1)热电阻的材料与温度s的关系热电阻的电阻值随温度变化的关系常用电阻温度系 数来表示_所谓电阻温度系if是指温度每变化H的电阻值的相对变化量,用《来表示,即

热电阻的纯度对电阻温度系数影响很大,一般用电阻比A =Khx/A来表示,则由式 (2-11)可知:

可见:W100越大,电阻丝的纯度越高,a值越大;W100越小,电阻丝的杂质越多,a值 越小,而且不稳定。因此,热电阻常用纯金属制成。

(2)热电阻的测温原理当温度发生改变时,热电阻的阻值随之变化。通过变化的电 阻值可间接地测得温度的变化量,这就是热电阻的测温原理|这种电阻随温度变化的特性可 用如下种方法表7K:

1) 列表法。列表法就是以表格的形式将感温元件的电阻值与温度的对应关系表示出 来,即电阻一温度对照表,通常称为分度表。分度表在实际工作中的用途很大#通常用热电 阻测温得到的是电阻值,要根据其数值的大小在分度表中查出相应的温度来。与热电阻配套 的显示仪表、调节器或温度变送器的刻度及电路设计等,也都以分度表为依据来进行的。

销电阻和铜电阻是统一设计的定型产品,均有相应的分度表(见附录B)。凡分度号相 同的铂电阻和铜电阻均符合相应的分度规定。

2) 作图法。这是将热电阻的电阻与温度的关系特性用曲线在坐标纸上表示出来的方 法。这种方法的特点是直观,可在一张图上方便地比较各种不同电阻的特性。铂电阻和铜电 阻的电阻一温度特性曲线如图2-31所示。

3)数学表示法。数学表示法就是用数学 j式描述热电阻感温元件的电阻与温度的关系 特性。铂电阻和铜电阻的电阻与温度的关系见 式(2-13)、式(2-14)和式(2-16)。

(3)热电阻的结构普通工业用铂电阻和 铜电阻的结构如图^-32所示,它由电阻体、引 出线、绝缘管、保护管和接线盒等组成。除此 之外,也有根据不同用途制造的特殊结构的热 电阻。<L业普通热电阻与热电偶的外形很相 似,根据用途不同也有与热电偶相应的类型 1)电阻体議电阻体是热电阻的敏感元件, 它一般是采用无感双绕法将电阻丝绕在骨架上

而成的,如图2-33所示„常用骨架材料有云母、石英玻璃、陶瓷和有机塑料(只适用于铜 电阻)等。骨架的形状通常有平板形、圆柱形和螺旋形等几种

2)热电阻的引出线|引出线是热电阻出厂时自身具备的引线,位于保护管内,其功能是 使感温元件能与外部测量电路相连接。因保护管内温度梯度大,引线要选用纯度高、不产生热 电动势的材料。对于工业铂电阻,中低温用银丝作引线,高温用镍丝:$对于铜和镍电阻的引 线,一般都用铜、镍丝。为了减少引线电阻的影响,其直径往往比电阻丝的直径大得多。'

热电阻的引出线对测量结果有较大的影响,目前常角的引线方式有两线制、,线制和四 线制。:

①两线制。_在热电阻感温元件的两端各连一根导线,如图2-34所这种引线方式简 单、费用低,但是引线电阻以及引线电阻的变化会带来附加误差。因此两线制适用于引线不 长,测温准确度要求较低的场合。

②线制在热电阻感温元件的一端连接两根引线,另一端连接一根引线,如图2-35 所示这种引线形式使两条引出线和两条导线的电阻分别加到电桥相邻的两臂中,可以较好 地消除引线电阻的影响,测量准确度高于两线制,所以应用较广。工业热电阻通常采用三线 制接法,尤其是在测温范围窄、导线长、架设铜导线途中温度发生变化等精况下,必须采用

隱线制接法

gD四线制在热电阻感温元件的两端各连两根引线,如图2-36所示其中两根和恒流 源连接,另外两根线和电位差计相连|测量时,恒流源电流流过热电阻产生压降,再用电位 差计测出。尽管热电阻的连接导线存在电阻,但电流回路中连接导线上的压降并不在测量范 围内在测量回路中虽然有导线电阻,但由于电位差计在测量时电流为零,所以导线电阻上 的压降为零因此,四线制总能消除连接导线电阻的影响,主要用于高精度温度检测。

 

值得注意的是,无论是三线制还是四线制, 引线都必须从热电阻感温元件的根部引出,不能 从热电阻的接线端子上分出。

3)热电阻的保护管和绝缘管0热电阻的引出 线要通过瓷管进行绝缘,以免发生短路。为了使 电阻体免受机械损伤和腐蚀性介质的污染,延长 使用寿命,一般电阻体外面均套有保护管但在 特殊情况下也可裸露使用。对保护管和绝缘管材 料的要求与热电偶一样。

(4)标准化热电阻金属热电阻主要有销电 阻、铜电阻、镍电阻、铁电阻和铑铁合金等,主 要金属热电阻的代号、分度号和基本参数(测量 范围、及允许误差、见腸及允许误差)如表2-8 所示1其中铂电阻和铜电阻zui为常用,有统一的 制作要求、分度表和计算公式,铀电阻测温准确 度zui高。

表2-8金属热电阻的代号、分度号和基本参数

 

热电阻

名称

代号

分度5

0T时的电阻值

温度测量范围

%。。及允

许误差

R0名义值

允许误差

10。名义值

允许误差

 

 

PtlO

10

A 级 ±0. 006

0 -850

 

 

 

IEC

B 级 ±0.012

1; 3850

+ 0. 001

铂热电阻

(WZP)

PtlOO

100

A 级 ±0. 06

200 ~850

 

 

 

 

B 级 ±0. 12

 

 

 

续表

热电阻

代号

分度号

0℃时的电阻值R0/Ω

温度测量范围

W100及允许误差

名称

R0名义值

允许误差

/°C

w10。名义值

允许误差

铜热电阻

WZC

Cu50

50

±0. 05

-50-150

1. 428

±0. 002

CulOO

100

±0. 10

 

 

NilOO

100

±0. 18

 

 

 

镍热电阻

WZN

Ni300

300

±0. 54

-60 ~ 180

1. 617

± 0. 003

 

 

Ni500

500

±0. 90

 

 

 

注:热电阻感温元件实际的使用温度同它的骨架材料有关,其实际使用温度范围在产品说明书或合格证书中注明,

请注意查阅。

 

 

 

 

 

 

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