根据不同的性质,热阻可分为金属热阻和半导体热阻。前者被简单地称为热敏电阻,而后者的灵敏度是前者的十倍以上,所以它也被称为热敏电阻。
1.热阻
热阻主要利用电阻随温度升高而增加的特性来测量温度,这在工程上常用来测量-200 ~ +8501之间的温度。热阻温度计具有测量精度高、测量范围宽、稳定性好的优点。灵敏度高,输出信号远大于热电偶;与热电偶相比,不需要冷端温度补偿;该信号便于长距离传输和多点切换测量等。因此,热阻温度计在温度测量中起着重要作用(尤其是在低温区域)。其缺点是:感温元件体积大,热惯性大,只能测量某一区域的平均温度;使用时,需要外部电源供电;连接线的电阻很容易受到环境温度的影响,并产生测量结果& # 39;
错误。
(. 1)热电阻材料与温度s之间的关系热电阻电阻值与温度变化之间的关系通常用电阻温度系统的数量来表示——所谓电阻温度系统if是指温度h每次变化电阻值的相对变化,用
热阻的纯度对电阻温度系数有很大影响,电阻温度系数一般用电阻比A =Khx/A来表示,可以从等式(2-11)看出:
可见W100越大,电阻丝纯度越高,α值越高;W100越小,电阻丝中的杂质越多,A值越小且不稳定。因此,热阻通常由纯金属制成。
(2)热阻的温度测量原理当温度变化时,热阻的电阻值也随之变化。温度的变化可以通过电阻值的变化来间接测量,这是热阻的温度测量原理|这种电阻随温度变化的特性可以通过以下方法在表7K中示出:
1)列表方法。制表方法是以表格的形式,即电阻-温度对照表,通常称为索引表,来表示温度传感元件的电阻值与温度之间的对应关系。索引表在实际工作中非常有用#电阻值通常是通过热电电阻温度测量获得的,并且应该根据值的大小在索引表中找到相应的温度。与热阻匹配的显示仪器、调节器或温度变送器的校准和电路设计也基于分度表。
引脚电阻和铜电阻是具有相应分度表的统一设计和成型产品(见附录B)。具有相同刻度数的铂电阻和铜电阻均符合相应的刻度规定。
2)绘图方法。这是用曲线在坐标纸上表示电阻与热阻温度关系的平方方法。这种方法直观,可以很容易地比较一张地图上各种电阻的特性。铂电阻和铜电阻的电阻-温度特性曲线如图2-31所示。
3)数学表达式。数学表达式是用数学公式J来描述热阻和感温元件的电阻与温度之间的关系,铂电阻和铜电阻与温度之间的关系如公式(2-13)、2-14和2-16所示。
(3)热阻结构普通工业铂电阻和铜电阻的结构如图32所示。它由电阻体、引出线、绝缘管、保护管和接线盒组成。此外,还有为不同目的制造的具有特殊结构的热电阻。<。L工业的一般热阻与热电偶非常相似,根据不同用途也有对应于热电偶的类型。1)电阻器是热阻的敏感元件。通常采用无感应双绕组方式将电阻丝缠绕在框架上。
如图2-33所示。常见的骨架材料包括云母、应时玻璃、陶瓷和有机塑料(仅适用于铜电阻器)等。骨架的形状通常是平的、圆柱形的和螺旋形的
2)热敏电阻引线|引线是热敏电阻出厂时位于保护管内的引线。其功能是将温度传感元件与外部测量电路相连。由于保护管中的温度梯度较大,引线应由高纯度且无热电动力的材料制成。对于工业铂电阻,银线用作中低温的引线,镍线用作高温的引线:铜和镍线通常用于铜和镍电阻的引线。为了减少引线电阻的影响,其直径通常比电阻丝的直径大得多。& # 39;
热阻引出线对测量结果有很大影响。目前,直角引出线有双线、三线和四线制。以下内容:
(1)双线系统。_在热阻和温度传感元件的每一端连接一根导线。如图2-34所示,引线方法简单,成本低,但引线电阻和引线电阻的变化会带来额外的误差。因此,本发明适用于引线不长、测温精度低的场合。
(2)导线系统连接热阻和温度传感元件一端的两根导线和另一端的一根导线。如图2-35所示,这种导线形式使两根导线和两根导线的电阻分别加到桥的相邻两臂上,可以更好地消除导线电阻的影响,测量精度高于两线制,因此应用广泛。工业热阻通常由三线系统连接,特别是在温度测量范围窄、导线长度长、铜导线架设过程中温度变化等精细条件下。
隐藏线连接方法
GD四线制连接热阻和感温元件两端的两根导线,其中两根与恒流源连接,如图2-36所示,另外两根与电位器连接。|在测量过程中,恒流源电流流经热阻,产生压降,然后由电位计进行测量。虽然热阻的连接线中有电阻,但电流回路中连接线上的压降不在测量范围内。虽然测量回路中有导线电阻,但由于测量期间电位计的零电流,导线电阻上的电压降为零。因此,四线制系统始终可以消除连接线电阻的影响,主要用于高精度温度检测。
值得注意的是,无论是三线系统还是四线系统,引线必须从热阻和温度传感元件的根部引出,并且不能与热阻的连接端子分离。
3)热阻保护管和绝缘管0热阻引出线应采用瓷管绝缘,避免短路。为了保护电阻器免受机械损坏和腐蚀性介质污染,延长其使用寿命,电阻器一般都套有保护管,但在特殊情况下也可以裸着使用。保护管和绝缘管材料的要求与热电偶相同。
(4)标准化热阻金属热阻主要包括引脚电阻、铜电阻、镍电阻、铁电阻、铑铁合金等。主要金属热阻的代号、指标数和基本参数(测量范围、允许误差、肠道和允许误差)见表2-8.1常用铂电阻和铜电阻zui,制造要求、指标表和计算公式统一。铀电阻测温精度较高。
表2-8金属热阻的代码、指数和基本参数
热阻
姓名
密码
索引5
0T时的电阻值
温度测量范围
% .。允许
容许误差
R0标称值
容许误差
℃
见10。票面价值
容许误差
PtlO
10
等级a ±。0.006
0 -850
独立选举委员会
b ±级;0.012
1 .3850
+ 0。001
pt1000
(WZP)
PtlOO
100
等级a ±。0.06
200 ~850
b ±级;0.12
继续的
热阻
密码
索引号
0℃时电阻R0/&ω;
温度测量范围
W100和允许误差
姓名
R0标称值
容许误差
/& deg;C
w10 .票面价值
容许误差
铜热阻
WZC
Cu50
50
±。0.05
-50-150
1.428
±。0.002
库鲁
100
±。0.10
NilOO
100
±。0.18
镍热阻
WZN
Ni300
300
±。0.54
-60 ~ 180
1.617
±。0.003
Ni500
500
±。0.90
注:热阻和感温元件的实际工作温度与其骨架材料有关,其实际工作温度范围在产品规格或批准证书中注明。
请注意咨询。
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