熱電阻及其測溫原理 　　? 　　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，熱電偶的輸出的熱電勢很小，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)測量；而且，在較低溫區(qū)域，冷端溫度的變化所引起的相對誤差也非常突出。所以測量中、低溫度一般使用熱電阻溫度測量儀表較為合適。 　　1、? 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(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。因此，只要測量出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓?，就可以測量出溫度。目前主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。 　　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時的阻值；Rt0為溫度t0（通常t0=0）時對應(yīng)電阻值；α為溫度系數(shù)。 　　半導(dǎo)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時的阻值；A、B取決于半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)的常數(shù)。 　　相比較而言，熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高（通常在數(shù)千歐以上），但互換性較差，非線性嚴(yán)重，測溫范圍只有-50~300左右，大量用于家電和汽車用溫度檢測和控制。金屬熱電阻一般適用于-200~500范圍內(nèi)的溫度測量，其特點(diǎn)是測量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在程控制中的應(yīng)用極其廣泛。 　　? 　　2、? 工業(yè)上常用金屬熱電阻 　　從電阻隨溫度的變化來看，大部分金屬導(dǎo)體都有這個性質(zhì)，但并不是都能用作測溫?zé)犭娮瑁鳛闊犭娮璧慕饘俨牧弦话阋螅罕M可能大而且穩(wěn)定的溫度系數(shù)、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(nèi)具有穩(wěn)定的化學(xué)物理性能、材料的復(fù)制性好、電阻值隨溫度變化要有間值函數(shù)關(guān)系（好呈線性關(guān)系）。 　　目前應(yīng)用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(wěn)定性好，具有一定的非線性，溫度越高電阻變化率越?。汇~電阻在測溫范圍內(nèi)電阻值和溫度呈線性關(guān)系，溫度線數(shù)大，適用于無腐蝕介質(zhì)，超過150易被氧化。中國常用的有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(yīng)用為廣泛。 　　? 　　3、熱電阻的信號連接方式 　　熱電阻是把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻信號通過引線傳遞到計(jì)算機(jī)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(xiàn)場，與控制室之間存在一定的距離，因此熱電阻的引線對測量結(jié)果會有較大的影響。 　　目前熱電阻的引線主要有三種方式 　　1二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來引出電阻信號的方式叫二線制：這種引線方法很簡單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r，r大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合? 2三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的常用的引線電阻。熱電阻采用三線制，將導(dǎo)線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，這樣了導(dǎo)線線路電阻帶來的測量誤差。? 3四線制：在熱電阻的根部兩端各連接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉(zhuǎn)換成電壓信號U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表。可見這種引線方式可完全引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。 　　? 　　4、? 熱電阻的結(jié)構(gòu)形式 　　和熱電偶溫度傳感器相類似，工業(yè)上常用的熱電阻主要有普通裝配式熱電阻和鎧裝熱電阻兩種型式。 　　普通通裝配式熱電阻是由感溫體、有銹鋼外保護(hù)管、接線盒以及各種用途的固定裝置級成，安裝固定裝置有固定外螺紋、活動法蘭盤、固定法蘭和帶固定螺栓錐形保護(hù)管等形式。鎧裝熱電阻外保護(hù)套管采用不銹鋼，內(nèi)充高密度氧化物緣體，具有很強(qiáng)的抗污染性能和優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度。與前者相比，鎧裝熱電阻具有直徑小、易彎曲、抗震性好、熱響應(yīng)時間快、使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。 　　對于一些特殊的測溫場合，還可以選用一些專業(yè)型熱電阻，如，測量固體表面溫度可以選用端面熱電阻，在易燃易爆場合可以選用防爆型熱電阻，測量震動設(shè)備上的溫度可以選用帶有防震結(jié)構(gòu)的熱電阻等 　　2線、3線、4線熱電阻測溫原理有何區(qū)別 與熱電阻連接的檢測設(shè)備（溫控表、PLC輸入等）都有四個接線端子。I+、I-、V+、V-。? 其中，I+、I-端是為了給熱電阻提供恒定的電流，V+、V-是用來監(jiān)測熱電阻的電壓變化，依次檢測溫度變化。? 4線就是從熱電阻兩端引出4線，和4個端子連接。? 3線就是引出3線，這需要檢測設(shè)備方的I-\V-短接。? 2線就使引出2線，這需要檢測設(shè)

　　熱電偶：一種測溫度的傳感器，與熱電阻一樣都是溫度傳感器，但是他和熱電阻的區(qū)別主要在于： 　　 ，信號的性質(zhì)，熱電阻本身是電阻，溫度的變化，使電阻產(chǎn)生正的或者是負(fù)的阻值變化；而熱耦，是產(chǎn)生感應(yīng)電壓的變化，他隨溫度的改變而改變。 　　第二，兩種傳感器檢測的溫度范圍不一樣，熱阻一般檢測0-150度溫度范圍（當(dāng)然可以檢測負(fù)溫度），熱耦可檢測0-1000度的溫度范圍（甚至更高）所以，前者是低溫檢測，后者是高溫檢測。 　　第三，從材料上分，熱阻是一種金屬材料，具有溫度敏感變化的金屬材料，熱耦是雙金屬材料，既兩種不同的金屬，由于溫度的變化，在兩個不同金屬絲的兩端產(chǎn)生電勢差。 　　熱電阻（thermal resistor）是中低溫區(qū)常用的一種溫度檢測器。熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的。 　　它的主要特點(diǎn)是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量度是 的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。 　　熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用鎳、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較多，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。

　　熱電阻測量溫度的簡單回路由：熱電阻、溫度變換器、指示器組成。對于這個這個回路中任意一個儀表出現(xiàn)問題，終的溫度顯示總是不正常的。不正常的溫度顯示有 值，小值，在某一點(diǎn)保持不變，無規(guī)則的上、下波動。對于有異常溫度顯示時，首先對溫度變換器的輸入端的熱電阻三根拆除（注意要作好標(biāo)記，在恢復(fù)接線時不會出錯），用萬用表分別測量兩根線，檢查現(xiàn)場的熱電阻狀態(tài)是否完好。正常的情況下，其中一根線對另外兩根線的電阻是一樣的（如果被測對象的實(shí)際溫度是高與0℃，一般都在100歐姆以上，且穩(wěn)定），另外的兩根線之間的電阻很小（一般只有幾個歐姆），這時表示現(xiàn)場的熱電阻是好的，并且信號電纜也是好的；否則，到現(xiàn)場檢查熱電阻本體的接線端子，如果檢查的結(jié)果和在溫度變換器處檢查的差不多，說明熱電阻壞了，需要更換。不然就是信號電纜有開路或短路的現(xiàn)象。如果在溫度變換器處測得的熱電阻是好的，那就檢查溫度變換器，對溫度變換器加入模擬熱電阻的電阻信號，在全量程的范圍加入0％、25％、50％、75％、100％溫度模擬信號，檢測溫度變換器的輸出是對應(yīng)的4mA、8mA、12mA、16mA、20mA的電流信號，或1V、2V、3V、4V、5V的電壓信號，如果對應(yīng)輸入信號的輸出信號是準(zhǔn)確的，說明溫度變換器的好的，否則就是有問題，如經(jīng)過調(diào)整依然無法恢復(fù)，那就更換溫度變換器。如果溫度變換器是好的，異常現(xiàn)象依舊，那就要檢查顯示器。顯示器的好壞也是通過加入信號，根據(jù)輸入信號的值觀看顯示結(jié)果是否對應(yīng)。一般情況下，這種回路出現(xiàn)故障的因素極大多數(shù)是在熱電阻，這是因?yàn)樗芡饨绲挠绊? 。當(dāng)熱電阻開路時，溫度顯示為 值；當(dāng)熱電阻短路時，溫度顯示為??；當(dāng)熱電阻受外界沖擊，造成電阻絲時斷開時接通，或時短路時正常時，溫度顯示值是無規(guī)則的波動；溫度顯示呆板不動，基本上是溫度變換器或顯示器有問題。