| 词条 | 热电阻 |
| 释义 | § 简介 热电阻 原理 热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。热电阻通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它一次仪表上。工业用热电阻安装在生产现场，与控制室之间存在一定的距离，因此热电阻的引线对测量结果会有较大的影响。 热电阻是利用物质在温度变化时自身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的。热电阻的受热部分（感温元件）是用细金属丝均匀地绕在绝缘材料制成的骨架上。当被测介质中有温度梯度存在时，所测得的温度是感温元件所在范围内介质层中的平均温度。 线绕铂电阻(云母、陶瓷、玻璃)：用φ0.02～0.04mm高纯铂丝绕制成一个铂丝绕组，双支铂电阻主要用于需要用二套显示、记录或调节仪同时检测同一地点温度的场合。WZC型铜电阻的感温元件是一个铜丝绕组。 薄膜铂电阻是用真空沉积的薄膜技术把铂溅射在陶瓷基片上,膜厚在2μm以内，用玻璃烧结料把Ni(或Pd)引线固定，经激光调阻制成薄膜元件。 工业测量用金属热电阻材料除铂丝外，还有铜、镍、铁、铁—镍、钨、银等。薄膜热电阻是利用电子阴极溅射的方法制造，可实现工业化大批量生产。其中骨架用陶瓷，引线采用铂钯合金它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。金属热电阻的感温元件有石英套管十字骨架结构，麻花骨架结构得杆式结构等。金属热电阻常用的感温材料种类较多，最常用的是铂丝。工业测量用金属热电阻材料除铂丝外，还有铜、镍、铁、铁—镍、钨、银等。薄膜热电阻是利用电子阴极溅射的方法制造，可实现工业化大批量生产。其中骨架用陶瓷，引线采用铂钯合金 利用金属或半导体的电阻值随温度变化的原理制成的传感器，是温度测量仪表中常用的一种温度测温元件。金属热电阻的电阻值随温度上升而增大，常用的有铂热电阻（测温范围为-200～＋850℃）、铜热电阻（-50～＋150℃）和镍热电阻（-60～＋180℃）3种。热电阻大多是用直径 0.04～0.1毫米的纯金属丝绕在片状或棒状的云母、玻璃、陶瓷或胶木骨架上制成的。在工业应用中它一般装在金属保护套管内，以防止损坏；也有做成铠装的。热电阻的外形与热电偶相似。铂热电阻复现性好，性能稳定，精确度高，在精密测温和控温中广泛应用。半导体热敏电阻也是常用的一种热电阻，它的电阻值随温度上升而减小。其特点是灵敏度高，体积小，反应速度快，但互换性较差，测温范围为-100～＋300℃。康纳森UE 热电阻 § 结构 热电阻[2]主要由感温元件、内引线、保护管3部分组成。通常还具有与外部测量及控制装置、机械装置连接的部件。它的外形与热电偶相似，使用时要注意避免用错。 热电阻感温元件是用来感受温度的电阻器。它是热电阻的核心部分，由电阻丝及绝缘骨架构成。作为热电阻丝材料应具备如下条件： ①电阻温度系数大、线性好、性能稳定； ②使用温度范围广、加工方便； ③固有电阻大，互换性好，复制性强。 § 种类 （1）精密型热电阻 工业常用热电阻感温元件（电阻体）的结构及特点。从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制。 （2）铠装热电阻 热电阻铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一般为φ2~φ8m m，最小可达φmm。与普通型热电阻相比，它有下列优点： ①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小； ②机械性能好、耐振，抗冲击； ③能弯曲，便于安装； ④使用寿命长。 （3）端面热电阻 端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。 （4）隔爆型热电阻 隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于Bla~B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。 金属热电阻的电阻值随温度上升而增大，常用的有铂热电阻（测温范围为-200～＋850℃）、铜热电阻（-50～＋150℃）和镍热电阻（-60～＋180℃）3种。热电阻大多是用直径 0.04～0.1毫米的纯金属丝绕在片状或棒状的云母、玻璃、陶瓷或胶木骨架上制成的。在工业应用中它一般装在金属保护套管内，以防止损坏；也有做成铠装的。热电阻的外形与热电偶相似。铂热电阻复现性好，性能稳定，精确度高，在精密测温和控温中广泛应用。半导体热敏电阻也是常用的一种热电阻，它的电阻值随温度上升而减小。其特点是灵敏度高，体积小，反应速度快，但互换性较差，测温范围为-100～＋300℃。 § 信号连接方式 热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件，通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它一次仪表上。工业用热电阻安装在生产现场，与控制室之间存在一定的距离，因此热电阻的引线对测量结果会 热电阻有较大的影响。 1、 二线制： 在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制：这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻r，r大小与导线的材质和长度的因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合。 2、三线制： 在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中的最常用的引线电阻。 3、四线制： 在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R 热电阻转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。 § 接线法 热电阻采用三线制接法。采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的测量误差。这是因为测量热电阻的电路一般热电阻是不平衡电桥。热电阻作为电桥的一个桥臂电阻，其连接导线（从热电阻到中控室）也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电阻是未知的且随环境温度变化，造成测量误差。采用三线制，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，这样消除了导线线路电阻带来的测量误差。工业上一般都采用三线制接法。热电偶产生的是毫伏信号，不存在这个问题。 § 工业应用 热电阻从电阻随温度的变化来看，大部分金属导体都有这个性质，但并不是都能用作测温热电阻，作为热电阻的金属材料一般要求：尽可能大而且稳定的温度系数、电阻率要大（在同样灵敏度下减小传感器的尺寸）、在使用的温度范围内具有稳定的化学物理性能、材料的复制性好、电阻值随温度变化要有间值函数关系（最好呈线性关系）。 目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜：铂电阻精度高，适用于中性和氧化性介质，稳定性好，具有一定的非线性，温度越高电阻变化率越小；铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系，温度线数大，适用于无腐蚀介质，超过150易被氧化。中国最常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等几种，它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000；铜电阻有R0=50Ω和R0=100Ω两种，它们的分度号为Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的应用最为广泛。 § 技术指标 一般是指在工作温度下保护管所能承受的静态外压而不破裂,实际上,容许工作压力不仅与保护管材料、直径、壁厚 热电阻有关、还与其结构形式、安装方法、置入深度以及被测介质的流速和种类等有关。 另外，热电阻最小置入深度应不小于其保护套管外径的8-10倍（特殊产品例外）。 对于长度超过1m的热电阻,它的常温绝缘电阻值与长度的乘积应不小于100MΩ。即 Rr,L＞100MΩ,m 式中Rr-热电偶的常温绝缘电阻值,MΩ；L-热电阻的长度，M。 对于长度等于或不足1m的热电阻，它的常温绝缘电阻值应不小于100MΩ(500V) 热响应时间是在温度出现阶段变化时，热电阻的输出变化至该阶段变化的某个规定百分数所需的时间，通常以ζ表示。 § 测温系统的组成 （1）热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表等组成。必须注意以下两点： ①热电阻和显示仪表的分度号必须一致 ②为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采用三线制接法。具体内容参见本篇第三章。 （2）铠装热电阻铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外 径一般为φ2~φ8mm，最小可达φmm。与普通型热电阻相比，它有下列优点： ①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小； ②机械性能好、耐振，抗冲击； ③能弯曲，便于安装 ④使用寿命长。 | （3）端面热电阻端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。 （4）隔爆型热电阻隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影电阻体的断路修理必然要改变电阻丝的长短而影响电阻值，为此更换新的电阻体为好，若采用焊接修理，焊后要校验合格后才能使用。 § 检定方法 热电阻温度测量是工业、农业、国防和科研等部门最普遍的测量项目。在对工作用热电阻的检定过程中发现，如对现有的检定方法作适当改动，则可使检定方法更实用，操作更方便，同时在对检定结果毫无影响的情况下又可减少对标准热电阻的污染及损伤，从而延长标准热电阻的使用寿命。按照规程检定方法应是：“将标准热电阻套上高铝保护管，与套好高铝保护绝缘瓷珠的被检热电阻用细镍铬丝捆扎成圆形一束，其直径不大于20mm，捆扎时，应将被检热电阻的测量端围绕标准热电阻测量端均匀分布一周，并处于垂直标准热电偶同一截面上。”“将捆扎成束的热电阻装入检定炉内，热电阻的测量端应处于管式炉最高温区中心，标准热电阻应与管式炉轴线位置一致。” 规程中与标准热电阻一起捆扎的一般是从保护套管中抽出后套好高铝绝缘瓷珠的被检热电偶，而被检的热电阻是外套金属管，内装绝缘材料及电偶丝，三者组合加工而成的坚实缆状组合体，所以不能抽出。金属管套的外径为1～8mm，常用的热电阻的外径为4～5mm，硬度大，因材质的不同，和热电阻一起捆扎时，很难保证捆扎效果是“处于垂直标准热电阻同一截面上”，如捆扎用力过大又可造成热电阻的高铝保护管破裂。另外，每检定一次，标准热电阻就要和被检热电阻一起捆扎一次，反复接触很容易造成对标准热电阻的污染，使标准热电阻的稳定性下降，影响测量结果的准确性。再则每次捆扎后都要重新接线，频繁的接线、拉动也容易使标准热电阻的保护套管口对其造成损伤，使其断裂而导致报废，影响标准热电阻使用寿命。 § 和热电偶的区别 热电偶与热电阻均属于温度测量中的接触式测温，尽管其作用相同都是测量物体的温度，但是他们的原理与特点却不尽相同.热电偶是温度测量中应用最广泛的温度器件，主要特点就是测吻范围宽，性能比较稳定，同时结构简单，动态响 应好，更能够远传4-20mA电信号，便于自动控制和集中控制。热电偶的测温原理是基于热电效应。将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，当两个接点处的温度不同时，回路中将产生热电势，这种现象称为热电效应，又称为塞贝克效应。 闭合回路中产生的热电势有两种电势组成；温差电势和接触电势。温差电势是指同一导体的两端因温度不同而产生的电势，不同的导体具有不同的电子密度，所以他们产生的电势也不相同，而接触电势顾名思义就是指两种不同的导体相接触时，因为他们的电子密度不同所以产生一定的电子扩散，当他们达到一定的平衡后所形成的电势，接触电势的大小取决于两种不同导体的材料性质以及他们接触点的温度。 目前国际上应用的热电偶具有一个标准规范，国际上规定热电偶分为八个不同的分度，分别为B，R，S，K，N，E，J和T，其测量温度的最低可测零下270摄氏度，最高可达1800摄氏度，其中B，R，S属于铂系列的热电偶，由于铂属于贵重金属，所以他们又被称为贵金属热电偶而剩下的几个则称为廉价金属热电偶。热电偶的结构有两种，普通型和铠装型。普通性热电偶一般由热电极，绝缘管，保护套管和接线盒等部分组成，而铠装型热电偶则是将热电偶丝，绝缘材料和金属保护套管三者组合装配后，经过拉伸加工而成的一种坚实的组合体。但是热电偶的电信号却需要一种特殊的导线来进行传递，这种导线我们称为补偿导线。不同的热电偶需要不同的补偿导线，其主要作用就是与热电偶连接，使热电偶的参比端远离电源，从而使参比端温度稳定。补偿导线又分为补偿型和延长型两种，延长导线的化学成分与被补偿的热电偶相同，但是实际中，延长型的导线也并不是用和热电偶相同材质的金属，一般采用和热电偶具有相同电子密度的导线代替。补偿导线的与热电偶的连线一般都是很明了，热电偶的正极连接补偿导线的红色线，而负极则连接剩下的颜色。一般的补偿导线的材质大部分都采用铜镍合金。 热电阻虽然在工业中应用也比较广泛，但是由于他的测温范围使他的应用受到了一定的限制，热电阻的测温原理 是基于导体或半导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性。其优点也很多，也可以远传电信号，灵敏度高，稳定性强，互换性以及准确性都比较好，但是需要电源激励，不能够瞬时测量温度的变化。工业用热电阻一般采用Pt100，Pt10，Cu50，Cu100，铂热电阻的测温的范围一般为零下200-800摄氏度，铜热电阻为零下40到140摄氏度。热电阻和热电偶一样的区分类型，但是他却不需要补偿导线，而且比热点偶便宜。 § 选型 型号 分度号 测温范围 ℃ 公称压力 流速 规格 Lxl WRN-01T WRN2-01T K 0-800 ≤ 30MPa ≤ 100m/s —— WRE-01T WRE2-01T E 0-600 WZP-01T WZP2-01T Pt100 -200-+500 WRN-624 WRN2-624 K 0-800 ≤ 30MPa ≤ 80m/s 绝缘式 WRE-624 WRE2-624 E 0-600 WZP-624 WZP2-624 Pt100 -200-+500 WRN-625 WRN2-625 K 0-800 接壳式 WRE-625 WRE2-625 E 0-600 WRN-012T WRN2-012T K 0-800 ≤ 10MPa —— 440x230 640x430 840x630 1340x1130 2500x1200 640x430 3000x1500 3500x1700 WRE-012T WRE2-012T E 0-600 WZP-012T WZP2-012T Pt100 -200-+500 WRN-12AT WRN2-12AT K 0-800 WRE-12AT WRE2-12AT E 0-600 WZP-12AT WZP2-12AT Pt100 -200-+500 WRN-013T WRN2-013T K 0-800 ≤ 30MPa ≤ 100m/s 380x50 430x100 480x150 WRE-013T WRE2-013T E 0-600 WZP-013T WZP2-013T Pt100 -200-+500 WRN-014T WRN2-014T K 0-800 ≤ 10MPa ≤ 80m/s 280x50 330x100 380x150 430x200 480x250 530x300 WRE-014T WRE2-014T E 0-600 WZP-014T WZP2-014T Pt100 -200-+500 WRN-015T WRN2-015T K 0-800 ≤ 10MPa ___ 280x50 330x100 380x150 430x200 480x250 530x300 580x350 630x400 |
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