热电阻与非接触温度测量幻灯片.ppt

§2-3 热电阻温度计 常用热电阻种类 热电阻测温原理及特点 用热电偶测量500℃以下温度时，热电势小，测量精度低；且使用中经常需要进行冷端温度补偿。 故工业上在测低温时通常采用热电阻温度计，其测温范围为－200～500℃。 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而产生测量误差。 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 常用热电阻种类 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。 （1）铂热电阻 （Pt） 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： （2）铜热电阻 （Cu） 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＝4.28×10－3/℃, 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 （3）镍热电阻（Ni） 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 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℃。 热电阻的结构 （1）普通热电阻 （2）铠装热电阻 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 （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。 半导体热敏电阻 工作原理： 是利用半导体材料的电阻随温度显著变化这一特性制成的感温元件。 由某些金属氧化物按一定的配方比例压制烧结而成。 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] 已知某半导体热敏电阻在20℃时的阻值为100Ω，其电阻与温度斜率为dR/dt=－5.0Ω/K。 试求：该热敏电阻在50℃时的阻值。 [提示] 利用公式 [解] 代入已知数据，即可求得A和B的值 A=0.000043092 (Ω); B