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简介
这是金属热电阻ppt，包括了热电阻温度计，对感温元件骨架材料的要求，标准热电阻，热电阻在实际使用时都会有电流通过，电流通过会使电阻发热，使阻值增大等内容，欢迎点击下载。
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金属热电阻 及其温度测量电路 2.2.3 热电阻温度计 热电阻温度计是利用金属(包括合金)导体或金属氧化物半导体做测温质，利用随温度而变化的电阻值来进行测温的。与热电阻匹配的温度显示二次仪表原理一般为电桥。热电阻在科研和生产中经常用来测量-200～+850℃区间内的温度，目前测量范围正在向温度的上、下限延伸，可从低至几个开尔文到高达上千摄氏度。 热电阻具有测量范围宽、精度高、稳定性好等优点，是广泛使用的一种测温元件。 (1)热电阻对材料的要求? ①电阻相对温度系数a值要大 a值的定义是温度从0℃变化到100℃时，电阻值的相对变化率。 式中 R100、R0——分别代表热电阻在100℃和0℃时的电阻值；? a——电阻相对温度系数。? a值的大小表示了热电阻的灵敏度，它是由R100/R0所决定的，热电阻材料纯度越高，则R100/R0值越大，那么热电阻的精度和稳定性就越好。R100/R0是热电阻材料的重要技术指标。 ②电阻率β要大 β值表示在单位体积时的电阻值。 β=dR/dV (2.20) 对于一定的电阻值来说，β值越大则表明热电阻的体积越小，则热容量小，动态特性就好。? 另外希望热电阻材料物理化学性能稳定，电阻与温度为线性关系，加工简单、价格便宜。目前使用的热电阻材料有铜、铂、铁和镍等，实际应用最多的是铜和铂热电阻，并已实行标准化生产。金属电阻与温度间关系如图2.25所示。 (2)对感温元件骨架材料的要求? 热电阻丝必须在骨架的支持下才能构成测温元件，因此要求骨架材料的体膨胀系数要小，此外还要求其机械强度和绝缘性能良好，耐高温、耐腐蚀。常用的骨架材料有云母、石英、陶瓷、玻璃和塑料等，根据不同的测温范围和加工需要可选用不同的材料。 (3)标准热电阻? ①铂热电阻 使用测温范围为-200～850℃，分度号为Pt10和Pt100两种，它们在0℃时的阻值R0分别为10Ω和100Ω。R100/R0＞1.3925为标准铂热电阻，R100/R0=1.391为工业铂热电阻。Pt10热电阻感温元件是用较粗的铂丝绕制而成，主要用于650℃以上温区。Pt100热电阻主要用于650℃以下温区。铂热电阻精度高、线性好、测温范围宽，稳定性和复现性好，但价格高。在高温时适于在氧化气氛中使用，在真空和还原气氛中使用将导致电阻值漂移。铂热电阻的参考函数在0℃上、下温区各不相同，但参考函数的系数相同，其数学模型为： 当-200～0℃? Rt=R0(1+At+Bt2) (2.21) 当0～850℃? Rt=R0［1+At+Bt2+Ct3(t-100)］ (2.22) 式中A=3.9083×10-3(1/℃)，B=-5.775×10-7(1/℃2)， C=-4.183×10-12(1/℃3)。 近年来市场上出现了大量的厚膜和薄膜铂热电阻感温元件，厚膜铂热电阻是用铂浆料印刷在玻璃或陶瓷底板上，再经光刻而成。这种感温元件仅适用于-70～+500℃温区，但这种感温元件用料省，可机械化大批量生产，效率高，价格便宜，是一种很有前途的感温元件。 ②铜热电阻 使用测温范围为-40～140℃，分度号为Cu50和Cu100，它们在0℃时的阻值R0分别为50Ω和100Ω。铜热电阻线性好，价格低，但电阻率低，因而体积大，热响应慢。铜热电阻的数学模型为： ??Rt=R0(1+At+Bt２+Ct３) (2.23) 式中A=4.28899×10-3(1/℃)，B=-2.133×10-7(1/℃2)，C=1.233×10-9(1/℃3)。 表2.7 两种标准热电阻分类及特性 两种标准热电阻分类及特性如表2.7所示。 ③标准热电阻的分度表 标准热电阻的分度表是以列表的方式表示的温度与热电阻阻值之间的关系。与标准热电阻对应的分度表有4个，即Pt10，Pt100，Cu50和Cu100。典型的标准热电阻的分度表见附录。分度表是由标准热电阻数学模型计算得出的，在相邻数据之间可采用线性内插算法，求出中间值。? ④标准热电阻的结构 在工业上使用的标准热电阻的结构有2种，分为普通型装配式和柔性安装型铠装式热电阻。 装配式是将铂热电阻感温元件焊上引线组装在一端封闭的金属或陶瓷保护套管内，再装上接线盒而成。 铠装铂热电阻是将铂热电阻感温元件，引线、绝缘粉组装在不锈钢管内再经模具拉伸的坚实整体，具有坚实、抗震、可挠、线径小、使用安装方便等特点。 装配式和铠装式热电阻结构如图2.26所示。 ⑤三线制和四线制 标准热电阻安装在现场，而与其配套的温度指示仪表要安装在控制室，其间引线很长。如果用两根导线把热电阻和仪表相连接，则相当于把引线电阻也串接加入到测温电阻中去了，因为引线有长短和粗细之分，也有材质的不同，另外引线在不同的环境温度下电阻值也发生变化，这些都会引入误差。为了避免或减少导线电阻对测温的影响，标准热电阻在使用时多采用三线制连接方式。即热电阻的一端与一根导线相连，而另一端同时连接两根导线。当热电阻与电桥测量电路配合使用时，采用三线制的优越性可用图2.27加以说明。 图中热电阻Rt的三根导线粗细材质相同，长度相等，阻值都是r。其中一根串接在电桥的电源上，另外两根分别串接在电桥相邻的两个臂上，使相邻两个臂的阻值都增加了同一个量r。当电桥平衡时，可写出下列关系式，即：?? (Rt+r)R2=(R3+r)R1 (2.24) 由此可以得出： 如果使用恒流源和直流电位差计来测量电阻的阻值时，就要求采用四线制接法，如图2.28所示。四线制就是热电阻的两端各引出两根导线，其中两根和恒流电源连接，另外两根线和电位差计相连。已知电流I流过热电阻Rt，产生压降U，再用电位差计测出U值，则有： Rt=U/I (2.26) 尽管热电阻的连接导线存在电阻r，但电流回路上电阻导线r引起的压降rI并不在测量范围内。在测量电压回路中虽有导线电阻r但并无电流，因为电位差计在测量时不取电流。所以四根导线的电阻r都对测量没有影响。四线制连接热电阻和电位差计的测量方法是比较完善的方法，它不受任何条件的约束，总能够消除连接导线电阻的影响。但恒流源要求稳定。这里特别要注意的是，无论是三线制还是四线制，导线都必须从热电阻感温体的根部引出，不能从接线端子处引出，否则仍会有影响。 热电阻在实际使用时都会有电流通过，电流通过会使电阻发热，使阻值增大。为了避免这一因素引起的误差，一般流过热电阻的电流应小于6mA。在热电阻与电桥或电位差计配合使用时，应注意共模电压给测量带来的影响。
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