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,现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。热电阻通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它一次仪表上。工业用热电阻安装在生产现场,与控制室之间存在一定的距离,因此热电阻的引线对测量结果会有较大的影响。
热电阻是利用物质在温度变化时自身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的。热电阻的受热部分(感温元件)是用细金属丝均匀地绕在绝缘材料制成的骨架上。当被测介质中有温度梯度存在时,所测得的温度是感温元件所在范围内介质层中的平均温度。线绕铂电阻(云母、陶瓷、玻璃):用φ0.02~0.04mm高纯铂丝绕制成一个铂丝绕组,双支铂电阻主要用于需要用二套显示、记录或调节仪同时检测同一地点温度的场合。WZC型铜电阻的感温元件是一个铜丝绕薄膜铂电阻是用真空沉积的薄膜技术把铂溅射在陶瓷基片上,膜厚在2μm以内,用玻璃烧结料把Ni(或Pd)引线固定,经激光调阻制成薄膜元件。
工业测量用金属热电阻材料除铂丝外,还有铜、镍、铁、铁—镍、钨、银等。薄膜热电阻是利用电子阴极溅射的方法制造,可实现工业化大批量生产。其中骨架用陶瓷,引线采用铂钯合金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。
金属热电阻的感温元件有石英套管 十字骨架结构,麻花骨架结构得杆式结构等。金属热电阻常用的感温材料种类较多,最常用的是铂丝。工业测量用金属热电阻材料除铂丝外,还有铜 、镍 、铁 、铁—镍 、钨 、银 等。薄膜热电阻 是利用电子阴极溅射的方法制造,可实现工业化大批量生产。其中骨架用陶瓷 ,引线采用铂钯合金利用金属或半导体的电阻值随温度变化的原理制成的传感器,是温度测量仪表中常用的一种温度测温元件。
金属热电阻的电阻值随温度上升而增大,常用的有铂热电阻(测温范围为-200~+850℃)、铜热电阻(-50~+150℃)和镍热电阻(-60~+180℃)3种。热电阻大多是用直径0.04~0.1毫米的纯金属丝绕在片状或棒状的云母、玻璃、陶瓷或胶木骨架上制成的。在工业应用中它一般装在金属保护套管内,以防止损坏;也有做成铠装的。热电阻的外形与热电偶相似。铂热电阻复现性好,性能稳定,精确度高,在精密测温和控温中广泛应用。半导体热敏电阻也是常用的一种热电阻,它的电阻值随温度上升而减小。其特点是灵敏度高,体积小,反应速度快,但互换性较差,测温范围为-100~+300℃。
热电阻的结构和类型:
按其结构类型来分,热电阻有普通型、铠装型、薄膜型等。普通型热电阻由感温元件(金属电阳丝)、支架、引线、保护套管及接线盒等基本部分组成。为避免电感分量,热电阻丝常采用双线并绕,制成无感电阻。
(1)、感温元件(金属电阻丝)由于铂的电阻率较大,而且相对机械强度较大,通常铂丝的直径在(0.03~0.07)mrn±0.005mm。可单层绕制,若铂丝太细、电阻体可做得小,但强度低,若铂丝粗,虽强度大,但电阻体积大了,热惰性也大,成本高。由于铜的机械强度较低,电阻丝的直径需较大,一般为0.1mm±0.005mm的漆包铜线或丝包线分层绕在骨架上,并涂卜绝缘漆而成。由于铜电阻的温度低,故可以重叠多层绕制,一般多用双绕法,即两根丝平行绕制,在末端把两个头焊接起来,这样工作电流从一根热电阻丝进人,从另根热电阻丝反向出来,形成两个电流力向相反的线圈,其磁场方向相反,产生的电感就互相抵消,故又称无感绕法。这种双绕法也有利于引线的引出。
(2)、骨架热电阻是绕制在骨架上的,骨架是用来支持和固定电阻丝的。骨架应使用电绝缘性能好、高混下机械强度高,体膨胀系数小、物理化学性能稳定、对热电阻无污染的材料制造,常用的是云母、石英、陶瓷、玻璃及塑料等
(3)、引线引线的直径应当比热电阻丝大几倍,尽量减少引线的电阻,增加引线的机械强度和连接的可靠性,对于工业用的铂热电阻,一般采用lmm的银丝作为引线;对于标准的铂热电阻可采用0.3rnrn的铂丝作为引线;对于铜热电阻则常用0.5mm的铜线。在骨架上绕制好热电阻丝,并焊好引线之后,在其外面加上云母片进行保护。在装人外保护套管,并和接线盒或外部导线相连接,即得到热电阻传感器。目前有生产薄膜型热电阻,它是利用真空镀膜法或糊浆印刷烧结法使金属薄膜附着在耐高温基底上。其尺寸可以小到几平方毫米,可将其粘贴在被测高温物体上,测量局部温度,具有热窬一小,反应快的特点。国内统一设计的工业用铂热电阻在0℃时的阻值有25Ω、100Ω等几种。分度号分别用Pt25、Pt100等表示。薄膜型铂热电阻有100Ω、1000Ω等数种。同样,铜热电阻在0℃时的阻值为50Ω、100Ω两种,分度号用Cu50,Cu100表示 |