第二章 温度测量热电阻非接触

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1、第三节热电阻测温热电阻温度传感器金属式---热电阻；（铂、铜、铁、镍等）半导体式---热敏电阻应用---医学工业上广泛应金属电阻温度计来测量―200～＋500℃之间的温度。特点:准确度高；在中低温下（500℃以下）测温,它的输出信号比热电偶的要大得多,故灵敏度高；电阻温度计的输出是电信号，因此便于信号的远传和实现多点切换测量。组成:由热电阻、显示仪表和连接导线组成，热电阻由电阻体、绝缘套管和保护套管等主要部件组成。一、测温原理●根据材料不同，测温热电阻可分为金属和半导体热电阻两种。●实验证明，大多数金属导体当温度升高1℃时，其阻值要增加0.4％～0.6％，半导体的阻值要减小3％～6

2、％。正是由于导体和半导体的电阻值会随温度而变化，因此测量它们的电阻值变化便可达到测温的目的。●并不是任何材料都选用来制作热电阻。对制作热电阻的材料有很多要求,其中有一点是选用的材料的电阻温度系数要大。电阻温度系数的定义是：温度变化l℃时电阻值的相对变化量，用α来表示，单位是℃-1，根据定义，α用下式表示：dRR1dRdtRdt一般材料的温度系数α并非常数，在不同的温度下具有不同的数值。因此常用（R－R）／（R×100）10000代表0～100℃之间的平均温度系数，其中R表示100℃100时的电阻值，R表示0℃时的电阻值。0二、标准化热电阻1、铂电阻•特点：稳定性好、准确度高、

3、性能可靠，在还原性气氛中，特别是在高温下很容易被还原性气体污染，铂丝将变脆，并改变了电阻与温度间的关系；•纯度要求：铂的纯度常以R/R来表示。对于工业用铂1000电阻，规定其R/R为1.385；1000•分度号：Pt10和Pt100；（注意10和100的含义）•分度关系：铂电阻的温度特性可用下列二式表示：在一200～0℃之间R=R[1+At+Bt2+Ct3(t-100)]t0在0～850℃之间R=R(1+At+Bt2)t0以上两式中R——t℃时的电阻值；tR——0℃时的电阻值；0A，B，C——常数，对于工业用铂电阻，A＝3.90802×10-3℃-1，B＝－5.802×10-7℃-

4、2,C=－4.27350×10-12℃-42、铜电阻•特点：铜电阻的电阻值与温度的关系几乎是线性的，它的电阻温度系数也比较大，而且材料容易提纯，价格比较便宜，所以在一些测量准确度要求不是很高、而且温度较低的场合，可使用铜电阻，它的测量范围是一50～＋150℃。铜电阻的缺点是：在250℃以上容易氧化，因此只能用在低温及没有腐蚀性的介质中；铜的电阻率ρ比较小，做成一定阻值的热电阻时体积就不可能很小。•纯度：我国规定工业用铜电阻的R/R＝1.428。1000•分度号：铜电阻的分度号是Cu50和Cul00，表示其R分0别为50Ω及100Ω。•分度关系：铜电阻在其测量范围内的温度特性可用下式

5、表示：R=R(1+At+Bt2+Ct3)t0式中R——t℃时的电阻值；tR——0℃时的电阻值0A，B，C——常数，对于工业用铜电阻，A＝4.28899×10-3℃-1,B＝－2.133×10-7℃-2，C＝1.233×10-9℃-3。由于铜电阻的特性在0～100℃之间基本上是线性的，所以在0～100℃之间的温度特性可以用下式表示：R=R(1+αt）t0式中α——0～100℃之间的温度系数，等于4.28×10-3℃-1。3、镍电阻镍电阻的温度系数α较大，因此其灵敏度比铂和铜的高。当温度超过200℃时，α具有特异点，因此规定镍电阻的使用温度范围为一60～＋180℃。镍电阻的电阻比R/R

6、＝1.617。由于镍电阻的制造工艺较1000复杂，很难获得α相同的镍丝，因此它的测量准确度比铂电阻低，制定标准很困难，我国虽已规定它为标准化热电阻，但尚未制订出相应的标准分度表。它的分度号有Ni100，Ni300，Ni500。对Ni100而言，它的温度特性为R=100+At+Bt2+Ct4t式中：A，B，C为常数，对于R/R＝1.618的镍电阻，1000A＝0.5485℃-1；B＝0.665×10-3℃-1；C＝2.805×10-9℃-4。三、半导体热敏电阻•测温范围：一100～＋300℃•材料：金属氧化物以一定比例混合•分类：•PTC正温度系数热敏电阻•NTC负温度系数热敏电阻•

7、CTR突变型负温度系数热敏电阻•结构：珠形、圆片形和棒型•NTC的电阻温度特性:R=AeB/TT热敏电阻的特点：1.电阻温度系数大，约为３~６%，灵敏度高2.电阻率大，便于小型化，集成化，导线电阻可忽略3.阻值在1~10ＭΩ之间可供自由选择4.热惯性小，便于测表面温度及快速变化的温度5.原材料资源丰富，价格低廉6.温度特性分散，可替换性较差7.稳定性差，随时间而变化四、工业用热电阻的结构由热电阻体、引出线、绝缘骨架、保护套管、接线盒等部分组成。其中保护套管和接线盒的外