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熱電阻（thermal resistor）是中低溫區Zui常用的一種溫度檢測器。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特性來(lái)進(jìn)行溫度測量的。它的主要特點(diǎn)是測量精度高，性能穩定。其中鉑熱電阻的測量精確度是Zui高的，它不僅廣泛應用于工業(yè)測溫，而且被制成標準的基準儀。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應用Zui多的是鉑和銅，此外，現在已開(kāi)始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。金屬熱電阻常用的感溫材料種類(lèi)較多，Zui常用的是鉑絲。工業(yè)測量用金屬熱電阻材料除鉑絲外，還有銅、鎳、鐵、鐵—鎳等。
中文名 熱電阻?
外文名 thermal resistor?
主要種類(lèi) 普通型熱電阻，鎧裝熱電阻?
含 ? ?義 中低溫區Zui常用的一種溫度檢測器
熱電阻
1、壓簧式感溫元件，抗振性能好；2、測溫精度高；
3、機械強度高，耐高溫耐壓性能好；
4、進(jìn)Kou薄膜電阻元件，性能可靠穩定。
工作原理
熱電阻的測溫原理是基于導體或半導體的電阻值隨溫度變化而變化這一特性來(lái)測量溫度及與溫度有關(guān)的參數。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應用Zui多的是鉑和銅，現在已開(kāi)始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。熱電阻通常需要把電阻信號通過(guò)引線(xiàn)傳遞到計算機控制裝置或者其它二次儀表上。
? ? ? 熱電阻是中低溫區Zui常用的一種溫度檢測器。它的主要特點(diǎn)是測量精度高，性能穩定。其中鉑熱是阻的測量精確度是Zui高的，它不僅廣泛應用于工業(yè)測溫，而且被制成標準的基準儀。與熱電偶的測溫原理不同的是，熱電阻是基于電阻的熱效應進(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。因此，只要測量出感溫熱電阻的阻值變化，就可以測量出溫度。目前主要有金屬熱電阻和半導體熱敏電阻兩類(lèi)。
金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示，即
Rt=Rt0[1+α(t-t0)]
式中，Rt為溫度t時(shí)的阻值;Rt0為溫度t0(通常t0=0℃)時(shí)對應電阻值;α為溫度系數。
半導體熱敏電阻的阻值和溫度關(guān)系為
Rt=AeB/t
式中Rt為溫度為t時(shí)的阻值;A、B取決于半導體材料的結構的常數。
相比較而言，熱敏電阻的溫度系數更大，常溫下的電阻值更高(通常在數千歐以上)，但互換性較差，非線(xiàn)性嚴重，測溫范圍只有-50~300℃左右，大量用于家電和汽車(chē)用溫度檢測和控制。金屬熱電阻一般適用于-200~500℃范圍內的溫度測量，其特點(diǎn)是測量準確、穩定性好、性能可靠，在程控制中的應用極其廣泛。
熱電阻材料
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特性來(lái)進(jìn)行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應用Zui多的是鉑和銅，此外，現在已開(kāi)始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。
熱電阻種類(lèi)(1)精密型熱電阻：工業(yè)常用熱電阻感溫元件(電阻體)的結構及特點(diǎn)。從熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過(guò)熱電阻阻值的變化來(lái)測量的，因此，熱電阻體的引出線(xiàn)等各種導線(xiàn)電阻的變化會(huì )給溫度測量帶來(lái)影響。為消除引線(xiàn)電阻的影響同般采用三線(xiàn)制或四線(xiàn)制。
(2)鎧裝熱電阻：鎧裝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實(shí)體，它的外徑一般為φ2~φ8mm，Zui小可達φmm。與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：
?、袤w積小，內部無(wú)空氣隙，熱慣性上，測量滯后小;
?、跈C械性能好、耐振，抗沖擊;
?、勰軓澢?，便于安裝;
?、苁褂脡勖L(cháng)。
(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(shí)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(guò)特殊結構的接線(xiàn)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(xiàn)盒內，生產(chǎn)現場(chǎng)不會(huì )引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla~B3c級區內具有爆炸危險場(chǎng)所的溫度測量。
工業(yè)上常用金屬熱電阻
從電阻隨溫度的變化來(lái)看，大部分金屬導體都有這個(gè)性質(zhì)，但并不是都能用作測溫熱電阻，作為熱電阻的金屬材料一般要求：盡可能大而且穩定的溫度系數、電阻率要大(在同樣靈敏度下減小傳感器的尺寸)、在使用的溫度范圍內具有穩定的化學(xué)物理性能、材料的復制性好、電阻值隨溫度變化要有間值函數關(guān)系(Zui好呈線(xiàn)性關(guān)系)。
目前應用Zui廣泛的熱電阻材料是鉑和銅：鉑電阻精度高，適用于中性和氧化性介質(zhì)，穩定性好，具有一定的非線(xiàn)性，溫度越高電阻變化率越小;銅電阻在測溫范圍內電阻值和溫度呈線(xiàn)性關(guān)系，溫度線(xiàn)數大，適用于無(wú)腐蝕介質(zhì)，超過(guò)150易被氧化。中國Zui常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等幾種，它們的分度號分別為Pt10、Pt100、Pt1000;銅電阻有R0=50Ω和R0=100Ω兩種，它們的分度號為Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的應用Zui為廣泛。
熱電阻的信號連接方式熱電阻是把溫度變化轉換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻信號通過(guò)引線(xiàn)傳遞到計算機控制裝置或者其它一次儀表上。工業(yè)用熱電阻安裝在生產(chǎn)現場(chǎng)，與控制室之間存在一定的距離，因此熱電阻的引線(xiàn)對測量結果會(huì )有較大的影響。
目前熱電阻的引線(xiàn)主要有三種方式
○1二線(xiàn)制：在熱電阻的兩端各連接一根導線(xiàn)來(lái)引出電阻信號的方式叫二線(xiàn)制：這種引線(xiàn)方法很簡(jiǎn)單，但由于連接導線(xiàn)必然存在引線(xiàn)電阻r，r大小與導線(xiàn)的材質(zhì)和長(cháng)度的因素有關(guān)，因此這種引線(xiàn)方式只適用于測量精度較低的場(chǎng)合
○2三線(xiàn)制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線(xiàn)，另一端連接兩根引線(xiàn)的方式稱(chēng)為三線(xiàn)制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線(xiàn)電阻的影響，是工業(yè)過(guò)程控制中的Zui常用的引線(xiàn)電阻。
○3四線(xiàn)制：在熱電阻的根部?jì)啥烁鬟B接兩根導線(xiàn)的方式稱(chēng)為四線(xiàn)制，其中兩根引線(xiàn)為熱電阻提供恒定電流I，把R轉換成電壓信號U，再通過(guò)另兩根引線(xiàn)把U引至二次儀表?？梢?jiàn)這種引線(xiàn)方式可完全消除引線(xiàn)的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。
熱電阻采用三線(xiàn)制接法。采用三線(xiàn)制是為了消除連接導線(xiàn)電阻引起的測量誤差。這是因為測量熱電阻的電路一般是不平衡電橋。熱電阻作為電橋的一個(gè)橋臂電阻，其連接導線(xiàn)(從熱電阻到中控室)也成為橋臂電阻的一部分，這一部分電阻是未知的且隨環(huán)境溫度變化，造成測量誤差。采用三線(xiàn)制，將導線(xiàn)一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣消除了導線(xiàn)線(xiàn)路電阻帶來(lái)的測量誤差。工業(yè)上一般都采用三線(xiàn)制接法。熱電偶產(chǎn)生的是毫伏信號，不存在這個(gè)問(wèn)題。
熱電阻測溫系統的組成
(1)熱電阻測溫系統一般由熱電阻、連接導線(xiàn)和顯示儀表等組成。必須注意以下兩點(diǎn)：
?、贌犭娮韬惋@示儀表的分度號必須一致
?、跒榱讼B接導線(xiàn)電阻變化的影響，必須采用三線(xiàn)制接法。具體內容參見(jiàn)本篇第三章。
(2)鎧裝熱電阻鎧裝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實(shí)體，它的外徑一般為φ2~φ8mm，Zui小可達φmm。與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：
?、袤w積小，內部無(wú)空氣隙，熱慣性上，測量滯后小;
?、跈C械性能好、耐振，抗沖擊;
?、勰軓澢?，便于安裝
?、苁褂脡勖L(cháng)。
(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(shí)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(guò)特殊結構的接線(xiàn)盒，把其外殼內部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影電阻體的斷路修理必然要改變電阻絲的長(cháng)短而影響電阻值，為此更換新的電阻體為好，若采用焊接修理，焊后要校驗合格后才能使用。
主要種類(lèi)
普通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(guò)熱電阻阻值的變化來(lái)測量的，因此，熱電阻體的引出線(xiàn)等各種導線(xiàn)電阻的變化會(huì )給溫度測量帶來(lái)影響。
鎧裝熱電阻
鎧裝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實(shí)體，它的外徑一般為φ2--φ8mm，Zui小可達φmm。與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：
1、體積小，內部無(wú)空氣隙，熱慣性上，測量滯后??；
2、機械性能好、耐振，抗沖擊；
3、能彎曲，便于安裝；
4、使用壽命長(cháng)。
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(shí)際溫度，適用于測量軸瓦和其他機件的端面溫度。
隔爆型熱電阻
隔爆型熱電阻通過(guò)特殊結構的接線(xiàn)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(xiàn)盒內，生產(chǎn)現場(chǎng)不會(huì )引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla--B3c級區內具有爆炸危險場(chǎng)所的溫度測量。
普通型熱電阻
從熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過(guò)熱電阻阻值的變化來(lái)測量的，因此，熱電阻體的引出線(xiàn)等各種導線(xiàn)電阻的變化會(huì )給溫度測量帶來(lái)影響。
鎧裝熱電阻
鎧裝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實(shí)體，它的外徑一般為φ2--φ8mm，Zui小可達φmm。與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：
1、體積小，內部無(wú)空氣隙，熱慣性上，測量滯后??；
2、機械性能好、耐振，抗沖擊；
3、能彎曲，便于安裝；
4、使用壽命長(cháng)。
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(shí)際溫度，適用于測量軸瓦和其他機件的端面溫度。
隔爆型熱電阻
隔爆型熱電阻通過(guò)特殊結構的接線(xiàn)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(xiàn)盒內，生產(chǎn)現場(chǎng)不會(huì )引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla--B3c級區內具有爆炸危險場(chǎng)所的溫度測量。
測溫原理
熱電阻的測溫原理與熱電偶的測溫原理不同的是，熱電阻是基于電阻的熱效應進(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。因此，只要測量出感溫熱電阻的阻值變化，就可以測量出溫度。目前主要有金屬熱電阻和半導體熱敏電阻兩類(lèi)。金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示，即
Rt=Rt0[1+α（t-t0）]
式中，Rt為溫度t時(shí)的阻值；Rt0為溫度t0（通常t0=0℃）時(shí)對應電阻值；α為溫度系數。
半導體熱敏電阻的阻值和溫度關(guān)系為
Rt=AeB/t
式中Rt為溫度為t時(shí)的阻值；A、B取決于半導體材料的結構的常數。
相比較而言，熱敏電阻的溫度系數更大，常溫下的電阻值更高（通常在數千歐以上），但互換性較差，非線(xiàn)性嚴重，測溫范圍只有-50~300℃左右，大量用于家電和汽車(chē)用溫度檢測和控制。金屬熱電阻一般適用于-200~500℃范圍內的溫度測量，其特點(diǎn)是測量準確、穩定性好、性能可靠，在程控制中的應用極其廣泛。
工業(yè)上常用金屬熱電阻從電阻隨溫度的變化來(lái)看，大部分金屬導體都有這個(gè)性質(zhì)，但并不是都能用作測溫熱電阻，作為熱電阻的金屬材料一般要求：盡可能大而且穩定的溫度系數、電阻率要大（在同樣靈敏度下減小傳感器的尺寸）、在使用的溫度范圍內具有穩定的化學(xué)物理性能、材料的復制性好、電阻值隨溫度變化要有間值函數關(guān)系（Zui好呈線(xiàn)性關(guān)系）。
實(shí)際應用
目前應用Zui廣泛的熱電阻材料是鉑和銅：鉑電阻精度高，適用于中性和氧化性介質(zhì)，穩定性好，具有一定的非線(xiàn)性，溫度越高電阻變化率越??；銅電阻在測溫范圍內電阻值和溫度呈線(xiàn)性關(guān)系，溫度線(xiàn)數大，適用于無(wú)腐蝕介質(zhì)，超過(guò)150易被氧化。中國Zui常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等幾種，它們的分度號分別為Pt10、Pt100、Pt1000；銅電阻有R0=50Ω和R0=100Ω兩種，它們的分度號為Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的應用Zui為廣泛。
接線(xiàn)方式
熱電阻是把溫度變化轉換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻信號通過(guò)引線(xiàn)傳遞到計算機控制裝置或者其它一次儀表上。工業(yè)用熱電阻安裝在生產(chǎn)現場(chǎng)，與控制室之間存在一定的距離，因此熱電阻的引線(xiàn)對測量結果會(huì )有較大的影響。[1]?目前熱電阻的引線(xiàn)主要有三種方式：
二線(xiàn)制：在熱電阻的兩端各連接一根導線(xiàn)來(lái)引出電阻信號的方式叫二線(xiàn)制：這種引線(xiàn)方法很簡(jiǎn)單，但由于連接導線(xiàn)必然存在引線(xiàn)電阻r，r大小與導線(xiàn)的材質(zhì)和長(cháng)度的因素有關(guān)，因此這種引線(xiàn)方式只適用于測量精度較低的場(chǎng)合
三線(xiàn)制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線(xiàn)，另一端連接兩根引線(xiàn)的方式稱(chēng)為三線(xiàn)制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線(xiàn)電阻的影響，是工業(yè)過(guò)程控制中的Zui常用的。
四線(xiàn)制：在熱電阻的根部?jì)啥烁鬟B接兩根導線(xiàn)的方式稱(chēng)為四線(xiàn)制，其中兩根引線(xiàn)為熱電阻提供恒定電流I，把R轉換成電壓信號U，再通過(guò)另兩根引線(xiàn)把U引至二次儀表?？梢?jiàn)這種引線(xiàn)方式可完全消除引線(xiàn)的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。
熱電阻采用三線(xiàn)制接法。采用三線(xiàn)制是為了消除連接導線(xiàn)電阻引起的測量誤差。這是因為測量熱電阻的電路一般是不平衡電橋。熱電阻作為電橋的一個(gè)橋臂電阻，其連接導線(xiàn)（從熱電阻到中控室）也成為橋臂電阻的一部分，這一部分電阻是未知的且隨環(huán)境溫度變化，造成測量誤差。采用三線(xiàn)制，將導線(xiàn)一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣消除了導線(xiàn)線(xiàn)路電阻帶來(lái)的測量誤差。
安裝方法
安裝要求對熱電阻的安裝，應注意有利于測溫準確，安全可靠及維修方便，而且不影響設備運行和生產(chǎn)操作。要滿(mǎn)足以上要求，在選擇對熱電阻的安裝部位和插入深度時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：
1、為了使熱電阻的測量端與被測介質(zhì)之間有充分的熱交換，應合理選擇測點(diǎn)位置，盡量避免在閥門(mén)，彎頭及管道和設備的死角附近裝設熱電阻。
2、帶有保護套管的熱電阻有傳熱和散熱損失，為了減少測量誤差，熱電偶和熱電阻應該有足夠的插入深度：
1）對于測量管道中心流體溫度的熱電阻，一般都應將其測量端插入到管道中心處(垂直安裝或傾斜安裝)。如被測流體的管道直徑是200毫米，那熱電阻插入深度應選擇100毫米；
2）對于高溫高壓和高速流體的溫度測量(如主蒸汽溫度)，為了減小保護套對流體的阻力和防止保護套在流體作用下發(fā)生斷裂，可采取保護管淺插方式或采用熱套式熱電阻。淺插式的熱電阻保護套管，其插入主蒸汽管道的深度應不小于75mm；熱套式熱電阻的標準插入深度為100mm。
3）假如需要測量是煙道內煙氣的溫度，盡管煙道直徑為4m，熱電阻插入深度1m即可。
4）當測量原件插入深度超過(guò)1m時(shí)，應盡可能垂直安裝,或加裝支撐架和保護套管。
安裝注意
1、熱電阻應盡量垂直裝在水平或垂直管道上，安裝時(shí)應有保護套管，以方便檢修和更換。
2、測量管道內溫度時(shí)，元件長(cháng)度應在管道中心線(xiàn)上(即保護管插入深度應為管徑的一半)。
3、溫度動(dòng)圈表安裝時(shí)，開(kāi)孔尺寸要合適，安裝要美觀(guān)大方。
4、高溫區使用耐高溫電纜或耐高溫補償線(xiàn)。
5、要根據不同的溫度選擇不同的測量元件。一般測量溫度小于400℃時(shí)選擇熱電阻。
6、接線(xiàn)要合理美觀(guān)，表針指示要正確。
