溫度傳感器熱電阻測(cè)溫原理及材料

　　溫度測(cè)量技術(shù)在航空航天、化學(xué)、冶金、建筑材料等領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用，且溫度是確保順利生產(chǎn)和質(zhì)量控制的重要參數(shù)。溫度傳感器種類(lèi)繁多，熱電偶以其測(cè)溫準(zhǔn)確度較高、測(cè)溫范圍大、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單且便于維護(hù)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、信號(hào)可遠(yuǎn)距離傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)在實(shí)際生產(chǎn)生活和科學(xué)研究中獲得了廣泛應(yīng)用。在使用熱電偶進(jìn)行溫度量測(cè)時(shí)需對(duì)熱電偶的測(cè)溫原理有所了解，才能合理準(zhǔn)確地布置或安裝熱電偶傳感器。

溫度傳感器熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。溫度傳感器熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開(kāi)始采用甸、鎳、錳和銠等材料制造溫度傳感器熱電阻。

　　溫度傳感器熱電阻的結(jié)構(gòu)

　　(1)精通型溫度傳感器熱電阻 工業(yè)常用溫度傳感器熱電阻感溫元件(電阻體)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)見(jiàn)表2-1-11。從溫度傳感器熱電阻的測(cè)溫原理可知，被測(cè)溫度的變化是直接通過(guò)溫度傳感器熱電阻阻值的變化來(lái)測(cè)量的，因此，溫度傳感器熱電阻體的引出線(xiàn)等各種導(dǎo)線(xiàn)電阻的變化會(huì)給溫度測(cè)量帶來(lái)影響。引線(xiàn)電阻的影響一般采用三線(xiàn)制或四線(xiàn)制。

　　(2)鎧裝溫度傳感器熱電阻 鎧裝溫度傳感器熱電阻是由感溫元件(電阻體)、引線(xiàn)、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體.。

　　與普通型溫度傳感器熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：①體積小，內(nèi)部無(wú)空氣隙，熱慣性上，測(cè)量滯后小;②機(jī)械性能好、耐振，抗沖擊;③能彎曲，便于安裝④使用壽命長(zhǎng)。

　　(3)端面溫度傳感器熱電阻 端面溫度傳感器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(jì)端面，其結(jié)構(gòu)如圖2-1-8所示。它與一般軸向溫度傳感器熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測(cè)端面的實(shí)際溫度，適用于測(cè)量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。

　　(4)隔爆型溫度傳感器熱電阻 隔爆型溫度傳感器熱電阻通過(guò)特殊結(jié)構(gòu)的接線(xiàn)盒，把其外殼內(nèi)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(xiàn)盒內(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不會(huì)引爆。

熱電阻測(cè)溫原理

熱電阻是一種能夠?qū)蓚€(gè)導(dǎo)體之間的熱電動(dòng)勢(shì)連接起來(lái)的裝置，由于它具有測(cè)量精度高、響應(yīng)速度快、工作可靠等特點(diǎn)，因此在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。

熱電阻是由兩個(gè)溫度不同的導(dǎo)體（如鉑）組成，當(dāng)它們通過(guò)一種稱(chēng)為熱電池的東西時(shí)，其中一個(gè)導(dǎo)體在另一個(gè)導(dǎo)體上形成一個(gè)溫度高于或低于它的電動(dòng)勢(shì)的溫差。熱電阻測(cè)溫原理與常見(jiàn)的雙金屬溫度計(jì)類(lèi)似，但又有不同：

1、鉑電阻不是將兩個(gè)獨(dú)立物質(zhì)結(jié)合在一起而是作為一種金屬被測(cè)量。

2、熱電阻在測(cè)量過(guò)程中只產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，而沒(méi)有機(jī)械運(yùn)動(dòng)，因此它不會(huì)受到機(jī)械運(yùn)動(dòng)（如管道振動(dòng)、輻射等）的干擾。

3、因?yàn)闇y(cè)量時(shí)熱電阻兩端沒(méi)有電流通過(guò)，所以它能更準(zhǔn)確地測(cè)量出被測(cè)物體所具有的真實(shí)溫度值。

4、因?yàn)楸粶y(cè)物體表面溫度不均勻而造成熱電阻電阻值不穩(wěn)定是一個(gè)誤差，因此一定要進(jìn)行標(biāo)定來(lái)校正誤差。

鉑電阻-溫度特性曲線(xiàn)

熱電阻是利用熱電動(dòng)勢(shì)原理工作的，它的基本方程為：

其中K代表熱電阻的電阻值，ρ代表被測(cè)溫度系數(shù)（即熱電動(dòng)勢(shì)）。當(dāng)熱電阻產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)時(shí)，在它周?chē)鷮?huì)形成一個(gè)溫度場(chǎng)，其大小與熱電阻所處的溫度有關(guān)。這樣，一個(gè)熱電阻就可以在該溫度下用來(lái)測(cè)量另一種物質(zhì)的溫度。例如鉑電阻可以在-429℃~634℃范圍內(nèi)工作，它比熱電阻器在-671℃~852℃范圍內(nèi)工作要靈敏得多，因此可用它來(lái)測(cè)量液體和氣體中的工質(zhì)的溫度。當(dāng)鉑電阻與被測(cè)物質(zhì)接觸時(shí)，會(huì)在兩者之間形成一個(gè)電位差而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)這個(gè)電動(dòng)勢(shì)，就可以測(cè)出它所處的溫度。根據(jù)這種測(cè)量方法所得的結(jié)果叫做鉑電阻-溫度特性曲線(xiàn)。