熱電阻Pt100，Pt10，Cu50，Cu100熱電阻

熱電阻的測溫原理是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用多的是鉑和銅，現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。熱電阻通常需要把電阻

從熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測量的，因此，熱電阻體的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會(huì)給溫度測量帶來影響。

鎧裝熱電阻

鎧裝熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體，它的外徑一般為φ2--φ8mm，小可達(dá)φmm。與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：

1、體積小，內(nèi)部無空氣隙，熱慣性上，測量滯后??；

2、機(jī)械性能好、耐振，抗沖擊；

3、能彎曲，便于安裝；

4、使用壽命長。

端面熱電阻

端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制，緊貼在溫度計(jì)端面。它與一般軸向熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測端面的實(shí)際溫度，適用于測量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。

隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場不會(huì)引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla--B3c級(jí)區(qū)內(nèi)具有爆炸危險(xiǎn)場所的溫度測量

編輯

熱電阻的測溫原理與熱電偶的測溫原理不同的是，熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測量出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓?，就可以測量出溫度。目前主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。

金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示，即

Rt=Rt0[1+α（t-t0）]

式中，Rt為溫度t時(shí)的阻值；Rt0為溫度t0（通常t0=0℃）時(shí)對(duì)應(yīng)電阻值；α為溫度系數(shù)。

半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值和溫度關(guān)系為

Rt=AeB/t

式中Rt為溫度為t時(shí)的阻值；A、B取決于半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)的常數(shù)。

相比較而言，熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高（通常在數(shù)千歐以上），但互換性較差，非線性嚴(yán)重，測溫范圍只有-50~300℃左右，大量用于家電和汽車用溫度檢測和控制。金屬熱電阻一般適用于-200~500℃范圍內(nèi)的溫度測量，其特點(diǎn)是測量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在程控制中的應(yīng)用極其廣泛。

工業(yè)上常用金屬熱電阻從電阻隨溫度的變化來看，大部分金屬導(dǎo)體都有這個(gè)性質(zhì)，但并不是都能用作測溫?zé)犭娮瑁鳛闊犭娮璧慕饘俨牧弦话阋螅罕M可能大而且穩(wěn)定的溫度系數(shù)、電阻率要大（在同樣靈敏度下減小傳感器的尺寸）、在使用的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的化學(xué)物理性能、材料的復(fù)制性好、電阻值隨溫度變化要有間值函數(shù)關(guān)系

編輯

目前應(yīng)用較廣泛的熱電阻材料是鉑和銅：鉑電阻精度高，適用于中性和氧化性介質(zhì)，穩(wěn)定性好，具有一定的非線性，溫度越高電阻變化率越??；銅電阻在測溫范圍內(nèi)電阻值和溫度呈線性關(guān)系，溫度線數(shù)大，適用于無腐蝕介質(zhì)，超過150易被氧化。中國較常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等幾種，它們的分度號(hào)分別為Pt10、Pt100、Pt1000；銅電阻有R0=50Ω和R0=100Ω兩種，它們的分度號(hào)為Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的應(yīng)用較為廣泛

安裝要求

對(duì)熱電阻的安裝，應(yīng)注意有利于測溫準(zhǔn)確，安全可靠及維修方便，而且不影響設(shè)備運(yùn)行和生產(chǎn)操作。要滿足以上要求，在選擇對(duì)熱電阻的安裝部位和插入深度時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

1、為了使熱電阻的測量端與被測介質(zhì)之間有充分的熱交換，應(yīng)合理選擇測點(diǎn)位置，盡量避免在閥門，彎頭及管道和設(shè)備的死角附近裝設(shè)熱電阻。

2、帶有保護(hù)套管的熱電阻有傳熱和散熱損失，為了減少測量誤差，熱電偶和熱電阻應(yīng)該有足夠的插入深度：

1）對(duì)于測量管道中心流體溫度的熱電阻，一般都應(yīng)將其測量端插入到管道中心處(垂直安裝或傾斜安裝)。如被測流體的管道直徑是200毫米，那熱電阻插入深度應(yīng)選擇100毫米；

2）對(duì)于高溫高壓和高速流體的溫度測量(如主蒸汽溫度)，為了減小保護(hù)套對(duì)流體的阻力和防止保護(hù)套在流體作用下發(fā)生斷裂，可采取保護(hù)管淺插方式或采用熱套式熱電阻。淺插式的熱電阻保護(hù)套管，其插入主蒸汽管道的深度應(yīng)不小于75mm；熱套式熱電阻的標(biāo)準(zhǔn)插入深度為100mm。

3）假如需要測量是煙道內(nèi)煙氣的溫度，盡管煙道直徑為4m，熱電阻插入深度1m即可。

4）當(dāng)測量原件插入深度超過1m時(shí)，應(yīng)盡可能垂直安裝,或加裝支撐架和保護(hù)套管。

1、熱電阻應(yīng)盡量垂直裝在水平或垂直管道上，安裝時(shí)應(yīng)有保護(hù)套管，以方便檢修和更換。

2、測量管道內(nèi)溫度時(shí)，元件長度應(yīng)在管道中心線上(即保護(hù)管插入深度應(yīng)為管徑的一半)。

3、溫度動(dòng)圈表安裝時(shí)，開孔尺寸要合適，安裝要美觀大方。

4、高溫區(qū)使用耐高溫電纜或耐高溫補(bǔ)償線。

5、要根據(jù)不同的溫度選擇不同的測量元件。一般測量溫度小于400℃時(shí)選擇熱電阻。

6、接線要合理美觀，表針指示要正確

編輯

熱電阻是把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻信號(hào)通過引線傳遞到計(jì)算機(jī)控制裝置或者其它一次儀表上。工業(yè)用熱電阻安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，與控制室之間存在一定的距離，因此熱電阻的引線對(duì)測量結(jié)果會(huì)有較大的影響。^[1]

目前熱電阻的引線主要有三種方式：

二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來引出電阻信號(hào)的方式叫二線制：這種引線方法很簡單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r，r大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合

三線制：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的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的較常用的。

四線制：在熱電阻的根部兩端各連接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表?？梢娺@種引線方式可*消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。

熱電阻采用三線制接法。采用三線制是為了消除連接導(dǎo)線電阻引起的測量誤差。這是因?yàn)闇y量熱電阻的電路一般是不平衡電橋。熱電阻作為電橋的一個(gè)橋臂電阻，其連接導(dǎo)線（從熱電阻到中控室）也成為橋臂電阻的一部分，這一部分電阻是未知的且隨環(huán)境溫度變化，造成測量誤差。采用三線制，將導(dǎo)線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣消除了導(dǎo)線線路電阻帶來的測量誤差

熱電阻溫度計(jì)的原理是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化這一特性。熱電阻溫度計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)有：測量精度高，復(fù)現(xiàn)性好；有較大的測量范圍，尤其是在低溫方面；易于使用在自動(dòng)測量中，也便于遠(yuǎn)距離測量。同樣，熱電阻也有缺陷，在高溫（大于850℃）測量中準(zhǔn)確性不好；易于氧化和不耐腐蝕。

目前，用于熱電阻的材料主要有鉑、銅、鎳等，采用這些材料主要是它們?cè)诔Ｓ脺囟榷蔚臏囟扰c電阻的比值是線性關(guān)系，我們這里主要介紹鉑電阻溫度計(jì)。

鉑是一種貴金屬，它的物理化學(xué)性能很穩(wěn)定，尤其是耐氧化能力很強(qiáng)，它易于提純，有良好的工藝性，可以制成極細(xì)的鉑絲，與銅，鎳等金屬相比，有較高的電阻率，復(fù)現(xiàn)性高，是一種比較理想的熱電阻材料，缺點(diǎn)是電阻溫度系數(shù)較小，在還原介質(zhì)中工作易變脆，價(jià)格也較貴。鉑的純度通常用電阻比來表示：W(100)=R100/R0

R100表示100℃時(shí)的電阻值；R0表示0℃時(shí)的電阻值

根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，采用W(100)=1.3850初始電阻值為R0=100Ω（R0=10Ω）的鉑電阻為工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻，R0=10Ω的鉑電阻溫度計(jì)的阻絲較粗，主要應(yīng)用于測量600℃以上的溫度。鉑電阻的電阻與溫度方程為一分段方程：

Rt=R0[1+At+Bt2+C(t－100℃)t3]t表示在－200～0℃

Rt=R0(1+At+Bt2)t表示在0～850℃

解此方程，則可根據(jù)電阻值已知溫度值，但實(shí)際工作中，可以查熱電阻分度表來根據(jù)電阻值確定溫度值。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鉑熱電阻分為*和B級(jí)，*測溫允許誤差±（0.15℃+0.002|t|）,B級(jí)測溫允許誤差±（0.3℃+0.005|t|）。

現(xiàn)場使用的熱電阻一般都是鎧裝熱電阻，它是由熱電阻體、絕緣材料、保護(hù)管組成，熱電阻體和保護(hù)管焊接一起，中間填充絕緣材料，這樣能夠很好的保護(hù)熱電阻體，耐沖擊，耐震，耐腐蝕。

三線制鉑熱電阻測量方法：

鉑熱電阻有兩線制，三線制，四線制幾種，兩線制在測量中誤差較大，已不使用，現(xiàn)在工業(yè)用一般是三線制的，實(shí)驗(yàn)室用一般為四線制。這里主要介紹下三線制鉑熱電阻的接線。三線制鉑熱電阻是在電阻的a端并聯(lián)一個(gè)c端，從而實(shí)現(xiàn)電阻引出a，b，c三個(gè)接線端子，這樣，由b導(dǎo)線引入的測量導(dǎo)線本身的電阻，可以由c導(dǎo)線來補(bǔ)償，使引線電阻不隨溫度變化而引入的引線電阻誤差的影響減小很多。三線制鉑熱電阻，在二次儀表中，均有可變阻值的電橋，根據(jù)所配合的鉑熱電阻的量程不同，可以對(duì)二次儀表的電橋中的鉑熱電阻進(jìn)行微調(diào)，能進(jìn)行更精確的測量。

熱電阻溫度計(jì)分度新方法：

工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)是一種被廣泛使用的測溫儀器。長期以來，國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)規(guī)范中普遍采用CVD方程的計(jì)算方法對(duì)其進(jìn)行檢定分度。但采用CVD方程檢定分度的工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)準(zhǔn)確度不高、穩(wěn)定性低、不確定度較大，無法作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)使用。

為此，多數(shù)工業(yè)測溫領(lǐng)域或要求不高的實(shí)驗(yàn)室只能采用精度較高的標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)作為溯源傳遞標(biāo)準(zhǔn)，但實(shí)際工業(yè)測溫領(lǐng)域由于各種條件限制，標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)無法使用，使得溫度量值傳遞和溯源在這些地方無法實(shí)現(xiàn)，不能開展實(shí)際的計(jì)量校準(zhǔn)工作。

對(duì)工業(yè)鉑熱電阻溫度計(jì)進(jìn)行檢定分度的可行性，并與普遍采用的CVD方程給出的溫度—電阻關(guān)系計(jì)算結(jié)果相比較，進(jìn)而給出二者存在的差異，探討建立精密工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)的途徑與方法。通過對(duì)不同型號(hào)、不同廠家制造的多支工業(yè)鉑熱電阻在不同溫區(qū)分別開展研究和分析，給出每支溫度計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、數(shù)據(jù)曲線及采用兩種不同方法分度所引起的測量誤差。

實(shí)驗(yàn)證明，ITS-1990溫標(biāo)的內(nèi)插方法用于工業(yè)鉑熱電阻溫度計(jì)是可行的，與CVD方程用于工業(yè)鉑電阻檢定分度的計(jì)算方法相比，具有較好的準(zhǔn)確性和*性。此前，意大利和加拿大的國家計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了采用溫標(biāo)內(nèi)插公式研究工業(yè)鉑電阻分度方法的工作。

提高工業(yè)電阻測溫準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的傳統(tǒng)手段都在元件純度、封裝技術(shù)、制作流程上下功夫；則從計(jì)算方法上給出了新思路，為精密鉑電阻和工業(yè)鉑電阻在溫度量值傳遞和溯源體系的完善奠定了基礎(chǔ)，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)鉑電阻的測溫領(lǐng)域。

主要區(qū)別^[2]

編輯

熱電偶與熱電阻均屬于溫度測量中的接觸式測溫，盡管其作用相同都是測量物體的溫度，但是他們的原理與特點(diǎn)卻不盡相同。

熱電偶是溫度測量中應(yīng)用較廣泛的溫，他的主要特點(diǎn)就是測溫范圍寬，性能比較穩(wěn)定，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，更能夠遠(yuǎn)傳4-20mA電信號(hào)，便于自動(dòng)控制和集中控制。熱電偶的測溫原理是基于熱電效應(yīng)。將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)處的溫度不同時(shí)，回路中將產(chǎn)生熱電勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，又稱為塞貝克效應(yīng)。閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢有兩種電勢組成；溫差電勢和接觸電勢。溫差電勢是指同一導(dǎo)體的兩端因溫度不同而產(chǎn)生的電勢，不同的導(dǎo)體具有不同的電子密度，所以他們產(chǎn)生的電勢也不相同，而接觸電勢顧名思義就是指兩種不同的導(dǎo)體相接觸時(shí)，因?yàn)樗麄兊碾娮用芏炔煌援a(chǎn)生一定的電子擴(kuò)散，當(dāng)他們達(dá)到一定的平衡后所形成的電勢，接觸電勢的大小取決于兩種不同導(dǎo)體的材料性質(zhì)以及他們接觸點(diǎn)的溫度。目前上應(yīng)用的熱電偶具有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，上規(guī)定熱電偶分為八個(gè)不同的分度，分別為B，R，S，K，N，E，J和T，其測量溫度的低可測零下270℃，大可達(dá)1800℃，其中B，R，S屬于鉑系列的熱電偶，由于鉑屬于貴重金屬，所以他們又被稱為貴金屬熱電偶而剩下的幾個(gè)則稱為廉價(jià)金屬熱電偶。熱電偶的結(jié)構(gòu)有兩種，普通型和鎧裝型。普通性熱電偶一般由熱電極，絕緣管，保護(hù)套管和接線盒等部分組成，而鎧裝型熱電偶則是將熱電偶絲，絕緣材料和金屬保護(hù)套管三者組合裝配后，經(jīng)過拉伸加工而成的一種堅(jiān)實(shí)的組合體。但是熱電偶的電信號(hào)卻需要一種特殊的導(dǎo)線來進(jìn)行傳遞，這種導(dǎo)線我們稱為補(bǔ)償導(dǎo)線。不同的熱電偶需要不同的補(bǔ)償導(dǎo)線，其主要作用就是與熱電偶連接，使熱電偶的參比端遠(yuǎn)離電源，從而使參比端溫度穩(wěn)定。補(bǔ)償導(dǎo)線又分為補(bǔ)償型和延長型兩種，延長導(dǎo)線的化學(xué)成分與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕枷嗤菍?shí)際中，延長型的導(dǎo)線也并不是用和熱電偶相同材質(zhì)的金屬，一般采用和熱電偶具有相同電子密度的導(dǎo)線代替。補(bǔ)償導(dǎo)線的與熱電偶的連線一般都是很明了，熱電偶的正極連接補(bǔ)償導(dǎo)線的紅色線，而負(fù)極則連接剩下的顏色。一般的補(bǔ)償導(dǎo)線的材質(zhì)大部分都采用銅鎳合金。

熱電阻不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。但是由于他的測溫范圍使他的應(yīng)用受到了一定的限制，熱電阻的測溫原理是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨著溫度的變化而變化的特性。其優(yōu)點(diǎn)也很多，也可以遠(yuǎn)傳電信號(hào)，靈敏度高，穩(wěn)定性強(qiáng)，互換性以及準(zhǔn)確性都比較好，但是需要電源激勵(lì)，不能夠瞬時(shí)測量溫度的變化。工業(yè)用熱電阻一般采用Pt100，Pt10，Cu50，Cu100，鉑熱電阻的測溫的范圍一般為零下200-800℃，銅熱電阻為零下40到140℃。熱電阻和熱電偶一樣的區(qū)分類型，但是他卻不需要補(bǔ)償導(dǎo)線，而且比熱電偶便宜。

鉑熱電阻的安裝形式很多，有固定螺紋安裝，活動(dòng)螺紋安裝，固定法蘭安裝，活動(dòng)法蘭安裝，活動(dòng)管接頭安裝，直行管接頭安裝等等。

熱電阻與熱電偶的選擇大的區(qū)別就是溫度范圍的選擇，熱電阻是測量低溫的溫度傳感器，一般測量溫度在-200~800℃，而熱電偶是測量中高溫的溫度傳感器，一般測量溫度在400~1800℃，在選擇時(shí)如果測量溫度在200℃左右就應(yīng)該選擇熱電阻測量，如果測量溫度在600℃就應(yīng)該選擇K型熱電偶，如果測量溫度在1200~1600℃就應(yīng)該選擇S型或者B型熱電偶。

熱電阻與熱電偶相比有以下特點(diǎn)：

1、同樣溫度下輸出信號(hào)較大，易于測量。

2、測電阻必須借助外加電源。

3、熱電阻感溫部分尺寸較大，而熱電偶工作端是很小的焊點(diǎn)，因而熱電阻測溫的反應(yīng)速度比熱電偶慢；

4、同類材料制成的熱電阻不如熱電偶測溫上限高。

熱電偶和熱電阻區(qū)別:

*、信號(hào)的性質(zhì)，熱電阻本身是電阻，溫度的變化，使電阻產(chǎn)生正的或者是負(fù)的阻值變化；而熱電偶是產(chǎn)生感應(yīng)電壓的變化，他隨溫度的改變而改變..雖然都是接觸式測溫儀表，但它們的測溫范圍不同，熱電偶使用在溫度較高的環(huán)境，如鉑銠30---鉑銠6(B型)測量范圍為300度~~1600度，短期可測1800度。S型測一20~~1300(短期1600),K型測一50~~1000，短期1200).XK型一50~~600(800),E型一40~~800(900).還有J型，T型等。這類儀表一般用于500度以上的較高溫度，低溫區(qū)時(shí)輸出熱電勢很，當(dāng)電勢小時(shí)，對(duì)抗干擾措施和二次表和要求很高，否則測量不準(zhǔn)，還有，在較低的溫度區(qū)域，冷端溫度的變化和環(huán)境溫度的變化所引起的相對(duì)誤差就顯得很突出，不易得到全補(bǔ)償。這時(shí)在中低溫度時(shí)，一般使用熱電阻測溫范圍為一200~~500，甚至還可測更低的溫度(如用碳電阻可測到1K左右的低溫).現(xiàn)在正常使用鉑熱電阻Pt100，(也有Pt50、100和50代表熱電阻在0度時(shí)的阻值。在舊分度號(hào)中用BA1,BA2來表示，BA1在0度時(shí)阻值為46歐姆，在工業(yè)上也有用銅電阻，分度號(hào)為CU50和CU100，但測溫范圍較小，在一50~~150之間，在一些特殊場合還有銦電阻、錳電阻等)。

第二、工作中的現(xiàn)場判斷

熱電偶有正負(fù)極、補(bǔ)償導(dǎo)線也有正負(fù)之分，首先保證連接，配置確.在運(yùn)行中。常見的有短路，斷路，接觸不良(有萬用表可判斷)和變質(zhì)(根據(jù)表面顏色來鑒別)。檢查時(shí)，要使熱電偶與二次表分開，用工具短接二次表上的補(bǔ)償線，表指示室溫再短接熱電偶接線端子，表批示熱電偶所在的環(huán)境溫度(不是，補(bǔ)償線有故障)，再用萬用表mv檔大體估量熱電偶的熱電勢(如正常，請(qǐng)檢查工藝)。

熱電阻短路和斷路用萬用表可判斷，在運(yùn)行中，懷疑短路，只要將電阻端拆下一個(gè)線頭看顯示儀表，如到大，熱電阻短路回零，導(dǎo)線短路，保證正常連接和配置時(shí)，表值顯示低或不穩(wěn)，保護(hù)管可能性進(jìn)水了顯示大，熱電阻斷路顯示小短路。

第三、從材料上分，熱阻是一種金屬材料，具有溫度敏感變化的金屬材料，熱電偶是雙金屬材料，既兩種不同的金屬，由于溫度的變化，在兩個(gè)不同金屬絲的兩端產(chǎn)生電勢差。

第四、兩種傳感器檢測的溫度范圍不一樣，熱阻一般檢測0-150度溫度范圍(當(dāng)然可以檢測負(fù)溫度)，熱電偶可檢測0-1000度的溫度范圍(甚至更高)所以，前者是低溫檢測，后者是高溫檢測。