電氣測試技術(shù)（第5版）課件：熱電阻傳感器

28December2024

熱電阻傳感器3.6.1金屬熱電阻及其特性3.6.2測量電路3.6.3熱電阻應(yīng)用實(shí)例28December2024熱電阻傳感器利用電阻隨溫度變化的特性制成的傳感器稱熱電阻傳感器。熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。

在工業(yè)應(yīng)用中，熱電偶一般適用于測量500℃以上的較高溫度。對于500℃以下的中、低溫度，熱電偶輸出的熱電勢很小，這對二次儀表的放大器、抗干擾措施等的要求就很高，否則難以實(shí)現(xiàn)精確測量；而且，在較低的溫度區(qū)域，冷端溫度的變化所引起的相對誤差也非常突出。測量中、低溫度，一般使用熱電阻溫度測量儀表較為合適。28December20243.6.1金屬熱電阻及其特性熱電阻傳感器按其制造材料來分，可分為金屬熱電阻及半導(dǎo)體熱電阻兩大類；按其結(jié)構(gòu)來分，有普通型熱電阻、鎧裝熱電阻及薄膜熱電阻；按其用途來分，有工業(yè)用熱電阻、精密的和標(biāo)準(zhǔn)的熱電阻。熱電阻傳感器主要用于對溫度和溫度有關(guān)的參量（如壓力、流速）進(jìn)行測量。28December2024在0～850℃范圍內(nèi)，鉑電阻的電阻值與溫度的關(guān)系為

在–200℃～0℃范圍內(nèi)為：

式中R0、Rt——溫度為0及t℃時(shí)的鉑電阻的電阻值；

A、B、C——常數(shù)值，其中：

A=3.96847×10-3℃-1或3.94851×10-3℃-1

B=–5.847×10-7℃-2或–5.851×10-7℃-2

C=–4.22×10-12℃-4或–4.04×10-12℃-4Rt=R0（1+At+Bt2）Rt=R0[1+At+Bt2+C(t-100)t3]3.6.1.1金屬熱電阻及其特性-鉑電阻28December2024鉑電阻的純度鉑電阻的純度以R100/R0表示，R100表示在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水沸點(diǎn)時(shí)的鉑的電阻值。國際溫標(biāo)規(guī)定，作為基準(zhǔn)器的鉑電阻，其R100/R0不得小于1.3925。我國工業(yè)用鉑電阻分度號為BA1、BA2，其R100/R0=1.391。用途：鋼鐵、地質(zhì)、石油、化工等生產(chǎn)工藝流程,各種食品加工、空調(diào)設(shè)備及冷凍庫、恒溫槽等的溫度檢測與控制中。28December2024熱電阻分度表如何根據(jù)已知熱電阻的電阻值，得出熱電阻感應(yīng)到的溫度?分度表查詢（由于熱電阻的非線性）P356（Pt100）Rt＝315.20Ω，對應(yīng)的溫度是？（Pt100）T＝605℃目前，我國常用的工業(yè)鉑電阻有：分度號Pt46，R0＝46.00Ω

；分度號Pt100，R0＝100.00Ω；標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻或?qū)嶒?yàn)室用鉑電阻的

為10.00Ω或30.00Ω。由于鉑電阻具有精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠和復(fù)現(xiàn)性好等特點(diǎn)，國際溫標(biāo)規(guī)定，從-259.34~630.74℃溫域內(nèi)以鉑電阻溫度計(jì)作為基準(zhǔn)器制定其它溫度標(biāo)準(zhǔn)。28December2024銅電阻溫度傳感器P358（Cu50）Rt＝71.40Ω，對應(yīng)溫度是？（Cu50）T＝100℃鎳電阻溫度傳感器由于鎳熱電阻溫度系數(shù)較大，故其靈敏度高。我國雖已定其為標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻，但還未制定出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化分度表，故目前多用于溫度變化范圍小，靈敏度要求高的場合，如精密恒溫等。其它種類28December20243.6.2測量電路熱電阻將溫度的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化量，常用平衡電橋或不平衡作為其測量電路。為了減小熱電阻的引線電阻和引線電阻隨溫度的變化而變化引起的測量誤差，工業(yè)測量用熱電阻用三線制接入橋路，見圖3-87a。為了減小熱電阻的引線電阻及引電阻隨減度變化而變化和由于接觸電阻及接觸電勢引起的測量誤差，在實(shí)驗(yàn)室精密測量時(shí)，熱電阻用四線制接入測量電路，見圖3-87b。圖3-87熱電阻測量電路a）三線制接入橋路b）四線制測量電路

28December2024例3-13

在較窄溫域內(nèi)鉑電阻與溫度關(guān)系可視為線性。Pt100的R0=100Ω，α=0.00394Ω/℃。圖3-88是鉑電阻二線制接入橋路，已知R1=R2=1000Ω，R3=100Ω，引線電阻r=5Ω，被測溫度t=300℃。求二線制接法引起的測量誤差。解：t=300℃時(shí)，熱電阻的阻值為：按圖3-87a三線制接法，引線電阻不會引起誤差，（RP=0）其輸出電壓為：圖3-88熱電阻兩線制接入橋路28December2024按圖3-88二線制接法，輸出電壓為：因此引起的相對誤差為：由此可見，兩線制接法引線電阻引起的誤差是相當(dāng)大的。使用時(shí)必須引起足夠重視。28December20243.6.3熱電阻應(yīng)用實(shí)例

熱電阻傳感器主要用于測量溫度以及與溫度有關(guān)的物理量，例如，壓力（真空度）、流量、氣體和液體的成分分析等。此外，可作溫度補(bǔ)償、過負(fù)荷保護(hù)、火災(zāi)報(bào)警以及溫度控制等。其應(yīng)用是十分廣泛的。但是，熱電阻的特性是非線性的，利用熱電阻測溫時(shí)，必須進(jìn)行線性化，線性化方法很多，詳見第5章。這里介紹兩種簡易的線性化方法。28December2024利用橋路線性化的數(shù)字測溫儀圖3-89線性化橋路圖

3-90具有線性化橋路的數(shù)字測溫儀28December2024