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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。 金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關系式表示,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℃)時對應電阻值;α為溫度系數。 半導體熱敏電阻的阻值和溫度關系為: Rt=AeB/t 式中Rt為溫度為t時的阻值;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,非線性嚴重,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℃范圍內的溫度測量,其特點是測量準確、穩(wěn)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看,大部分金屬導體都有這個性質,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(wěn)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(wěn)定的化學物理性能、材料的復制性好、電阻值隨溫度變化要有間值函數關系( 呈線性關系)。 zyclxmzsw
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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進行溫度測量的。它的主要特點是測量精度高,性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量度是 的,它不僅廣泛應用于工業(yè)測溫,而且被制成標準的基準儀。 熱電偶將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來,構成一個閉合回路。當導體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時,兩者之間便產生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這種現象稱為熱電效應。 常見的熱電阻材質大多是單一金屬,目前應用廣泛的熱電阻材料是鉑和銅:鉑電阻精度高,穩(wěn)定性好,具有一定的非線性,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性關系,溫度線數大,超過150易被氧化。熱電阻的分度號有Cu50,Pt100,Pt1000等等,前面的字母是指熱電阻的材質,而后面的數字則是該熱電阻的電阻值。 熱電偶是由兩種不同成份的導體(稱為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成回路,常見的K型熱電偶是由鎳鉻-鎳硅組成的。標準化熱電偶中國從1988年1月1日起,熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產,并指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為中國統一設計型熱電偶。 熱電阻是中低溫區(qū)的常用溫度傳感器,分為鉑熱電阻、銅熱電阻等等,測溫范圍也各不一樣,總體來說熱電阻可以測從-200到600℃的溫度。 相比較于熱電阻來說,熱電偶的測溫范圍就要大的多了,測溫范圍 的B型熱電偶甚至能夠測量0-1800℃的溫度,而普通的K型熱電偶也能夠測量-40-1200℃的溫度,但是由于熱電偶在低溫區(qū)的測量并不是非常準確,因此測較低溫度時還是選用熱電阻比較合適。 目前熱電阻的連接方式主要有三種:兩線制、三線制以及四線制。兩線制的精度相對較低一些,而四線制更多是用在實驗室里的精準測量。我們常用的熱電阻大部分是三線制的,這是因為測量熱電阻的電路一般是不平衡電橋,采用三線制,將導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,這樣能夠了導線線路電阻帶來的測量誤差,使精度大大提高。 熱電偶就沒熱電阻這么多講究了,都是二線制的,與熱電阻輸出的阻值不同,熱電偶輸出的則是mV號。 zyclxmzsw
熱敏電阻材料分類 熱敏材料一般可分為半導體類、金屬類和合金類三類,現分別簡述如下 。 半導體熱敏電阻材料 這類材料有單晶半導體、多晶半導體、玻璃半導體、有機半導體以及金屬氧化物等。它們均具有非常大的電阻溫度系數和高的龜阻率,用其制成的傳感器的靈敏度也相當高。按電阻溫度系數也可分為負電阻溫度系數材料和正電阻溫度系數材料.在有限的溫度范圍內,負電阻溫度系數材料a可達-6*10-2/℃,正電阻溫度系數材料a可高達-60*10-2/℃以上。如飲酸鋇陶瓷就是一種理想的正電阻溫度系數的半導體材料。上述兩種材料均廣泛用于溫度測量、溫度控制、溫度補瞬、開關電路、過載保護以及時間延遲等方面,如分別用子制作熱敏電阻溫度計、熱敏電阻開關和熱敏電阻溫度計、熱敏電阻開關和熱敏電阻延遲繼電錯等 。 這類材料由于電阻和流度呈指數關系,因此測溫范圍狹窄、均勻性也差 。. 金屬熱敏電阻材料 此類材料作為熱電阻測溫、限流器以及自動恒溫加熱元件均有較為廣泛的應用。如鉑電阻溫度計、鎳電阻溫度計、銅電阻溫度計等。其中鉑側溫傳感器在各種介質中(包括腐蝕性介質),表現出明顯的高精度和高穩(wěn)定的特征。但是,由于鉑的稀缺和價格昂貴而使它們的廣泛應用受到一定的限制。銅測溫傳感器較便宜,但在腐蝕性介質中長期使用,可導致靜態(tài)特性與阻值發(fā)生明顯變化。近有資料報導,銅測溫傳感器可在空氣介質中-60~180℃溫度范圍使用。但是,國外為了在-60~180℃長期地測量溫度和在250℃短期測量溫度,普遍大量使用著鎳測溫傳感器,并認為鎳是一種較理想的材料,因為它們具有高的靈敏度、滿意的重現性和穩(wěn)定性 。 合金熱敏電阻材料 合金熱敏電阻材料亦稱熱敏電阻合金。這種合金具有較高的電阻率,并且電阻值隨溫度的變化較為敏感,是一種制造溫敏傳感器的良好材料。作為溫敏傳感器的熱敏電阻合金性能要求如下:(1)足夠大的電阻率;(2)相當高的電阻溫度系數;(3)具有接近于實驗材料線膨脹系數;(4)小的應變靈敏系數;(5)在工作溫度區(qū)間加熱和冷卻時,電阻溫度曲線應有良好的重復性。
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