热电阻基本知识—热电阻测温原理及材料

热电阻基本知识—热电阻测温原理及材料

热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。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。

一、热电阻测温原理及材料

热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。

热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造热电阻。

1、铂热电阻的温度特性

（1）在0~850℃范围内：

（2）在-200~0℃范围内：

式中A、B、C的系数各为： A=3.90802×10-3C-1 ；B=-5.802×10-7C-2 C=-4.27350×10-12C-4  

铂电阻阻值与温度的分度关系由止两式决定。

2、铜热电阻的温度特性

在-50~150℃范围内：

式中 A=4.28899×10-3C-1；B=-2.133×10-7C-2；C=1.233×10-9C-3  

铜电阻和温度的分度关系由上式决定，铂热电阻和铜热电阻的技术性能见表1-1

表1-1常用热电阻的技术性能

[table=90%][tr][td=2,1,32%]名称[/td][td=1,1,9%]分度号[/td][td=1,1,15%]

温度范围℃

[/td][td=1,1,14%]

温度为0℃时阻值R0，Ω

[/td][td=1,1,17%]

电阻比

R100/R0

[/td][td=1,1,37%]主要特点[/td][/tr][tr][td=1,8,15%]标准热电阻[/td][td=1,3,17%]铂电阻(WZP)[/td][td=1,1,9%]Pt10[/td][td=1,3,15%]-200~850[/td][td=1,1,14%]10±0.01[/td][td=1,1,17%]1.385±0.001[/td][td=1,3,37%]

测量精度高,稳定性好,可作为基准仪器

[/td][/tr][tr][td=1,1,9%]Pt50[/td][td=1,1,14%]50±0.05[/td][td=1,1,17%]1.385±0.001[/td][/tr][tr][td=1,1,9%]Pt100[/td][td=1,1,14%]100±0.1[/td][td=1,1,17%]1.385±0.001[/td][/tr][tr][td=1,2,17%]铜电阻(WZC)[/td][td=1,1,9%]Cu50[/td][td=1,2,15%]-50~150[/td][td=1,1,14%]50±0.05[/td][td=1,1,17%]1.428±0.002[/td][td=1,2,37%]

稳定性好,便宜;但体积大,机械强度较低

[/td][/tr][tr][td=1,1,9%]Cu100[/td][td=1,1,14%]100±0.1[/td][td=1,1,17%]1.428±0.002[/td][/tr][tr][td=1,3,17%]镍电阻(WZN)[/td][td=1,1,9%]Ni100[/td][td=1,3,15%]-60~180[/td][td=1,1,14%]100±0.1[/td][td=1,1,17%]1.617±0.003[/td][td=1,3,37%]

灵敏度高,体积小;但稳定性和复制性较差

[/td][/tr][tr][td=1,1,9%]Ni300[/td][td=1,1,14%]300±0.3[/td][td=1,1,17%]1.617±0.003[/td][/tr][tr][td=1,1,9%]Ni500[/td][td=1,1,14%]500±0.5[/td][td=1,1,17%]1.617±0.003[/td][/tr][tr][td=1,3,15%]低温热电阻[/td][td=1,1,10%]铟电阻[/td][td=1,1,9%]　[/td][td=1,1,10%]3.4~90K[/td][td=1,1,14%]100[/td][td=1,1,10%]  [/td][td=1,1,37%]

复现性较好,在4.5~15K温度范围内,灵敏度比铂电阻高十倍;但复制性较差,材质软,易变形

[/td][/tr][tr][td=1,1,10%]铑铁热电阻[/td][td=1,1,9%]　[/td][td=1,1,10%]2~300K[/td][td=1,1,14%]

20、50或100 R4.2k/R273k约为0.07

[/td][td=1,1,10%]　[/td][td=1,1,37%]

有较高的灵敏度,复现性好,在0.5~20K温度范围内可作精测量;但长期稳定性和复制性较差

[/td][/tr][tr][td=1,1,10%]铂钴热电阻[/td][td=1,1,9%]　[/td][td=1,1,10%]2~100K[/td][td=1,1,14%]

100 R4.2k/R273k约为0.07

[/td][td=1,1,10%]　[/td][td=1,1,37%]

热响应好、自然小，机械性能好，温度低于300K时，灵敏度大大高于铂；但不能作为标准温度计

二、热电阻测温系统的组成

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。

三、热电阻故障原因及处理方法

热电阻的常见故障是热电阻的短路和断路。一般断路更常见，这是因为热电阻丝较细所致。断路和短路是很容易判断的，可用万用表的\"×1Ω\"档，如测得的阻值小于R0，则可能有短路的地方；若万用表指示为无穷大，则可断定电阻体已断路。

电阻体短路一般较易处理，只要不影响电阻丝的长短和粗细，找到短路处进行吹干，加强绝缘即可。

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。热电阻测温系统在运行中常见故障及处理方法见表3-1。  

表3-1热电阻测温系统常见故障及处理方法

[table=80%][tr][td=1,1,28%]

故障现象

[/td][td=1,1,38%]

可能原因

[/td][td=1,1,34%]

处理方法

[/td][/tr][tr][td=1,1,28%]显示仪表指示值比实际值低或示值不稳[/td][td=1,1,38%]保护管内有金属屑、灰尘、接线柱间脏污及热电阻短路（水滴等）[/td][td=1,1,34%]除去金属，清扫灰尘、水滴等，找到短路点，加强绝缘等[/td][/tr][tr][td=1,1,28%]显示仪表批示无穷大[/td][td=1,1,38%]热电阻或引出线断路及接线端子松开等[/td][td=1,1,34%]更换电阻体，或焊接及拧紧线螺丝等[/td][/tr][tr][td=1,1,28%]阻值与温度关系有变化[/td][td=1,1,38%]热电阻丝材料受腐蚀变质 [/td][td=1,1,34%]更换电阻体（热电阻）[/td][/tr][tr][td=1,1,28%]显示仪表指示负值[/td][td=1,1,38%]显示仪表与热电阻接线有错，或热电阻有短路现象[/td][td=1,1,34%]改正接线，或找出短路处，加强绝缘