試驗室用熱電阻的測溫原理及選型注意
熱電阻與熱電偶名稱相近,都用于溫度測量,但這兩種測溫設備有著本質(zhì)的不同:
1. 隨溫度變化,熱電阻改變自身的電阻值,而熱電偶是產(chǎn)生感應電壓的變化;
2. 熱電阻是單一金屬/半導體材料,而熱電偶是雙金屬/半導體材料;
3. 測量溫度范圍不同:相比較而言,熱電阻適合低溫測量,而熱電偶適合高溫測量;
4. 接線方式不同:熱電偶有正負極,而熱電阻沒有。
熱電阻對制作材料有如下要求:
1. 電阻溫度系數(shù)要大。電阻的溫度系數(shù)定義為溫度每升高1開爾文時的電阻相對變化量,電阻溫度系數(shù)越大,溫度計的靈敏度越高,測量結果越準確。
2. 較大的電阻率。電阻率越大,熱電阻的體積就越小,熱容量和熱慣性也越小,對溫度變化的響應就越快。
3. 在測溫范圍內(nèi),化學及物理性能穩(wěn)定。
4. 電阻值與溫度的關系近似線性。
5. 復現(xiàn)性好。
目前的熱電阻根據(jù)材料,可分為金屬熱電阻和半導體熱電阻(即熱敏電阻)。其中金屬熱電阻主要為鉑和銅。工業(yè)中熱電阻常見的型號有Pt100、Pt10、Cu50、Cu100等。其中,由于Pt100的性能,這種熱電阻已經(jīng)成為工業(yè)中常見的熱電阻。
熱電阻型號通常是材料+0℃時的電阻值,比如Pt100是鉑電阻,在0℃時阻值為100歐姆的熱電阻。
引線形式
由于一般的熱電阻阻值不大,因此熱電阻本身引線和電纜的電阻變化都會給溫度的測量結果帶來很大影響。一般是通過接線方式進行消除。
測量元件引線形式有二線制、三線制和四線制,購買熱電阻時常見產(chǎn)品為三線制和四線制。
二線制是指熱電阻兩端各引出一根導線,這種測量方法簡單,但是由于連接導線的電阻不能消除所以會造成測量誤差,常用于短距離要求不高的場合。
精度等級達到鉑電阻A級的熱電阻不適采用二線制接法。
三線制是在熱電阻的根部的一端連接一根引線,另一端連接兩根引線,這種方式通常與電橋配套使用,兩個導線分別接在電橋的兩個橋背上,另一根線接在電橋的電源上,消除了引線電阻的誤差,這種方法一般在工業(yè)中常用。
四線制是在熱電阻的根部兩端各連接兩根導線,其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流,把電阻轉(zhuǎn)換成電壓信號;另外兩根導線測量熱電阻上面的電壓,由于電壓測量儀器內(nèi)阻很高,不分流,測到的電壓就完全是熱電阻兩端的電壓,電流已知,通過歐姆定律算出電阻值再轉(zhuǎn)換成溫度。這種方法測量精度高,適用于高精度測量用。