「技術」熱電阻的測溫原理及組成

熱電阻是最常用的中低溫區(qū)一種溫度檢測器。主要特點：測量精度高、性能穩(wěn)定及線性度好。其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的，它但廣泛應用于工業(yè)生產過程溫度測量，而且被用于制成標準的基準儀。

　　一、原理及材料：

　　熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一物理特性來進行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應用最多的是鉑和銅想和兩種金屬，此外，現在已開始采用甸、鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。

　　金屬導體的電阻值會隨溫度升高而加大，而大多數金屬氧化物的電阻值會隨溫度升高而減少。熱電阻就是用金屬導體和金屬氧化物作測溫值，利用隨溫度變化而變化的電阻值作為測溫量，通過電橋等電測儀表顯示出來。

　　二、結構：

　　(1)裝配型熱電阻：從熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測量的，因此，熱電阻體的引出線等各種導線電阻的變化會給溫度測量帶來影響。為消除引線電阻的影響同般采用三線制或四線制。

　　(2)鎧裝熱電阻：鎧裝熱電阻是由感溫元件(電阻體)、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅實體，它的外徑一般為φ2~φ8mm，最小可達φ1mm。與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點：①體積小，內部無空氣隙，熱慣性上，測量滯后小;②機械性能好、耐震，抗沖擊;③能彎曲，便于安裝④使用壽命長。

　　(3)：端面熱電阻 端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制，緊貼在溫度計端面。它與一般軸向熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測端面的實際溫度，適用于測量軸瓦和其他機件的端面溫度。

　　(4)：隔爆型熱電阻 隔爆型熱電阻通過特殊結構的接線盒，把其外殼內部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內，生產現場不會引起爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla~B3c級區(qū)內具有爆炸危險場所的溫度測量。

　　三、組成：

　　熱電阻測溫系統(tǒng)一般由熱電阻、連接導線和顯示儀表等組成。必須注意以下兩點：①熱電阻和顯示儀表的分度號必須一致;②為了消除連接導線電阻變化的影響，必須采用三線制接法。

　　四、應用影響

　　1、對插入深度進行分析：

　　熱電偶的安裝位置就是測溫點的位置，需要被測的場所插入熱電偶，熱流會順著傳感器的方向產生。如果所處的環(huán)境溫度降低，就會造成熱損失，導致熱電偶溫度和被測對象溫度不同，從而會有溫差和測量誤差的產生。插入深度會影響熱傳導，從而引起測量誤差。

　　2、對熱輻射進行分析：

　　熱電偶對溫度的測量需要在插入爐內進行。如果爐內溫度較高，物體會產生熱輻射從而升高溫度。如果爐內有透明的氣體，并且爐壁和電熱偶產生較大的溫差，導致出現測溫誤差。所以為了使熱輻射溫差減少，要保證爐壁溫度和熱電偶溫度接近。此外，技術人員安裝熱電偶時，要科學選擇熱電偶的安裝位置，這樣可以減少溫度測量產生的誤差。

　　3、對熱阻抗進行分析：

　　如果熱電偶的使用狀態(tài)溫度比較高，被測的是氣態(tài)介質。保護管上的灰塵會熔在表面上，這樣會增加保護管的熱阻抗，如果熔體是被測介質，在使用時會有爐渣，這樣就使熱電偶的使用時間增加，并且形成較低的測量溫度。因此，為了使電熱偶的測量誤差降低，技術人員的定期檢查和隨機抽查是必需的。對高溫熔爐的冶煉，不僅需要對連續(xù)測溫的熱電偶進行安裝，還需要安裝熱電偶測溫裝置，這樣可以對測量準確度進行修正。

　　4、對響應時間進行分析：

　　接觸法溫度測量是技術人員常用的溫度測量方法。其基本原理是測溫元件和被測對象的熱量達到平衡狀態(tài)，因此溫度測量的過程需要持續(xù)一段時間，這樣兩者有可能達到熱平衡的狀態(tài)。持續(xù)時間受到測溫元件熱響應時間的影響。此外，測量條件和傳感器結構會對熱響應時間起決定作用。

　　5、對熱電偶材質不均進行分析：

　　技術人員在檢驗熱電偶時，插入深度要按照標準要求進行。如果熱電偶有較長的長度，很多偶絲所處的位置是高溫區(qū)。如果選擇的熱電偶絲的質量是均勻的，可以根據均質對回路進行測量。偶絲長度并不會對測量結果產生影響。熱電偶的質量并不均勻，所處的溫場屬于溫度梯度溫場，局部會產生熱電動勢。材質不均產生的誤差是由寄生電勢引起的。

　　熱電阻雖然在工業(yè)中應用也比較廣泛，但是由于測溫范圍使他的應用受到了一定的限制，熱電阻的測溫原理是基于導體或半導體的電阻值隨著溫度的變化而變化的特性。其優(yōu)點也很多，也可以遠傳電信號，靈敏度高，穩(wěn)定性強，互換性以及準確性都比較好，但是需要電源激勵，不能夠瞬時測量溫度的變化。