热电阻的测量电路及应用(实验用) (2).ppt

关于热电阻的测量电路及应用(实验用)(2)一、热电阻：热电阻的测温原理：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，目前用得最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用铟、镍、锰和铑等材料制造热电阻。第2页,共19页，星期六，2024年，5月在各类工业测温的场合中，热电阻是中低温区最常用的一种温度传感器:铂热电阻的测温的范围：一般为零下200-800摄氏度。铜热电阻的测温的范围：一般为零下40到140摄氏度。其中的铂热电阻以其精度高、性能稳定、互换性好、耐腐蚀及使用方便等优点，成为工业测控系统中广泛使用的一种温度传感器。第3页,共19页，星期六，2024年，5月金属铂在氧化性介质中，甚至在高温环境下，它的物理特性和化学性能十分稳定，因此它不仅广泛应用于工业测温，而且还被制成各种标准温度计供计量和校准使用。缺点：在还原性介质中，特别在高温下，易被污染而变脆，稍有振动就会断裂。铂热电阻结构:电阻体,引线,保护套管第4页,共19页，星期六，2024年，5月性能参数：1、铂电阻元件的温度-电阻特性：0t850℃-200t0℃式中：RT---温度为T℃的电阻值??????R0---温度为0℃的电阻值t---任意温度值A、B、C为分度系数A=B=C=第5页,共19页，星期六，2024年，5月0℃的铂热电阻的阻值十分重要,它与材质纯度和制造工艺有关,另一个对测温有直接作用的因素是电阻温度系数:即温度每变化1℃时电阻值的相对变化量,电阻温度系数本身也随温度变化而变化。2、铂热电阻分度表：不同材质的铂热电阻，电阻温度系数不同。为便于比较，常选用共同的温度范围0℃---100℃内阻值变化的倍数来进行比较。这个值相当于0℃---100℃范围内平均电阻值的100倍，此值越大表示铂热电阻越灵敏。第6页,共19页，星期六，2024年，5月常用的铂热电阻有PT100，PT1000等，按IEC751国际标准，其表征的含义是：Pt100（R0=100Ω）、Pt1000（R0=1000Ω）下表为PT100在0℃---199℃范围内的分度表：可以看出铂热电阻在0℃---200℃的温度范围内，具有良好的温度-电阻特性，近似线性关系，因此通常计算时可采用近似公式。第7页,共19页，星期六，2024年，5月第8页,共19页，星期六，2024年，5月二、测量电路：工业上，广泛应用铂热电阻作为-200℃---800℃范围的温度测量。优点：灵敏度高,稳定性强,互换性以及准确性都比较好,也可以远传电信号缺点：热惯性大，需要外加电源激励,不能够瞬时测量温度的变化。第9页,共19页，星期六，2024年，5月铂热电阻测温的常规方法是将铂热电阻接到电桥的一个桥臂上，通过测量不平衡电桥的输出得到温度值。电桥构建注意的问题：电桥地与电源地不能共地；电源必须是恒压源，不允许有电压波动，因此不能直接与外界的地相连参数的考虑：兼顾（铂热电阻）热惯性和（输出电压）灵敏度；a、电流大小的考虑b、电源电压的选择c、标称阻值的选择d、调零电位器R9材质的选择（线绕电阻，康铜）第10页,共19页，星期六，2024年，5月缺点：在这种方法中，铂热电阻的非线性和不平衡电桥的非线性，会给测量带来误差。而且，铂热电阻作为温度传感器使用时，必须把它放在测温现场，从测温点到测量变换电路之间的布线长度少则几米，多则几十米甚至上百米，这样长的连接导线，即使不计热噪电阻，它自身的引线电阻也是相当可观的，必然会对测量精度带来较大影响。引线电阻的解决方案：铂热电阻三线制接法第11页,共19页，星期六，2024年，5月三线制接法：要求引出的三根导线截面积和长度均相同，测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥，铂电阻作为电桥的一个桥臂电阻，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上。当桥路平衡时，通过计算可知：Rt=R1R3/R2+R1r/R2-r第12页,共19页，星期六，2024年，5月当R1=R2时，导线电阻的变化对测量结果没有任何影响，这样就消除了导线线路电阻带来的测量误差。注意:前提1)必须为等臂