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§2-4 热电阻温度计 Resistance Thermometer ;一、热电阻测温原理及特点 ; 取一只 100W/220V 灯泡,用万用表测量其电阻值,可以发现其冷态阻值只有几十欧姆,而计算得到的额定热态电阻值应为484? 。 ; 优点:
1)输出信号大、测温精度高;
2)电阻信号便于远传;
3)无需冷端补偿;
4)可以实现多点切换测量。;缺点:
1)感温部分体积大,热惯性大;
2)不能测取某一点的温度,只能测量 一个区域的平均温度;
3)在使用时需要外供电源;
4)连接导线电阻易受环境温度影响???产生测量误差。;热电阻温度计的组成:
热电阻(电阻体、绝缘管和保护套管)
连接导线
显示仪表;测温原理
金属导体或半导体:
电阻值R = f (温度t)
电阻温度系数(α)
—— 温度变化1℃时,导体电阻值的相对
变化量,单位为1/℃。; ;常用热电阻材料的电阻与温度关系 ;根据感温元件的材质可分为金属导体和半导体两大类。金属热电阻目前大量使用的有铂、铜和镍三种。
按准确度等级可分为标准电阻温度计和工业电阻温度计。 ;热电阻材料要求:
(1)物理及化学性质稳定;
(2)电阻温度系数大;
(3)电阻率大;
(4)电阻值与温度近似为线性关系;
(5)复现性好;
(6)价格便宜。 ;特点:稳定性好、精确度高、性能可靠。
ITS-90规定以铂电阻温度计作为13.8033K~961.78℃温域的标准内插仪器;铂的电阻值与温度的关系
在-200~0℃范围内:
在0~850 ℃范围内:
;学习查“铂热电阻分度表”;铜电阻与温度的关系
在-50~+150℃范围内:
在0~100℃范围内,电阻温度关系是线性的:
Rt = R0(1+αt)
式中,α=(4.25~4.28)×10-3/℃, ;优点:R-t关系近似线性;α较大;材料易提纯;价格便宜,互换性好。
缺点:电阻率较小,为保持一定阻值需要细而长的铜丝,使体积↑热惯性↑;测温上限低,因为铜在100℃以上易氧化且抗腐蚀性差。
铜电阻的分度号
Cu50 和 Cu100 ;特点:电阻温度系数大,灵敏度高。
测温范围是-60~+180℃,主要用于较低温域。
镍电阻的分度号有Ni100、Ni300和Ni500; 热电阻的主要技术性能 ;例:用分度号Cu100的铜电阻温度计测得发电机冷却水温度为56℃,但检定时确知铜热电阻的R0=100.8Ω ,电阻温度系数α’=4.29×10-3/℃,试求冷却水的实际温度。;解:测温时显示仪表按R0=100Ω ,
α=4.28×10-3/℃分度的,
Rt = R0(1+αt),故
100×(1十0.00428×56)
= 100.8×(1十0.00429×t)
由此求得冷却水实际温度 t =53.6℃。;三、热电阻的结构 ;;(2)铠装热电阻 ;薄膜型及普通型铂热电阻;小型铂热电阻;防爆型铂热电阻;汽车用水温传感器及水温表;铂电阻温度显示、变送器;☆ 热电阻的接线方法:
引出线—由热电阻体至接线端子的连接导线 ;;;平衡状态下:
IA× RA-IB×RB=0
It×Rt-ID×RD =0
∵IA= IB= It= ID
∴
;平衡状态下,考虑Ra、 Rc和Rb
Rt+ Rc =(RA+ Ra)RD/RB
注意:平衡时Ib =0
;(1)两线制
存在引出线电阻随温度变化产生的附加误差;
(2)三线制
可以消除引出线电阻的影响;工业上多采用。
(3)四线制
不仅可消除引出线电阻的影响,还可消除连接导线间接触电阻及其阻值变化的影响。多用于标准铂热电阻的引出线上。;热电阻在使用中的注意事项:
为减小环境温度对线路电阻的影响,工业上常采用三线制连接,也可以采用四线制连接。
热电阻引入显示仪表的线路电阻必须符合规定值,否则将产生系统误差。
热电阻工作电流应小于规定值,否则因过大电流造成自热效应,产生附加误差。
热电阻分度号必须与显示仪表调校时分度号相向。;四、半导体热敏电阻 (Semiconductor Heat-sensitive Resistance) ;负温度系数(NTC)热敏电阻(阻值随温度升高而显著减少)
采用MnO2、Mn(NO3)4、CuO、Cu(NO3)2等化合物制造;
正温度系数(PTC)热敏电阻
采用NiO2、ZrO2等化合物制造;
临界温度(CTR)热敏电阻
当温度超过某一数值后,电阻会急剧增加或减少。 ;电阻与温度的关系(非线性的): ;[例] 已知
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