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热电阻工作原理

热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要

特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度

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。

与热电偶的测温原理不同的是，热电阻是基于电阻的热

效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化

的特性。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以

测量出温度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两

类。

金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关

系式表示，即

Rt=Rt0[1+α(t-t0)]

式中，Rt为温度t时的阻值;Rt0为温度t0(通常t0=0℃)

时对应电阻值;α为温度系数。

半导体热敏电阻的阻值和温度关系为

Rt=AeB/t

式中Rt为温度为t时的阻值;A、B取决于半导体材料的

结构的常数。

相比较而言，热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻

值更高(通常在数千欧以上)，但互换性较差，非线性严重，

测温范围只有-50~300℃左右，大量用于家电和汽车用温度检

测和控制。金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度

测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠，在程控制

中的应用极其广泛。

热电阻材料

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。

热电阻种类(1)精密型热电阻：工业常用热电阻感温元件

(电阻体)的结构及特点。从热电阻的测温原理可知，被测温

度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此，热

电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来

影响。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制。

(2)铠装热电阻：铠装热电阻是由感温元件(电阻体)、引

线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一

般为φ2~φ8mm，最小可达φmm。与普通型热电阻相比，

它有下列优点：

①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小;

②机械性能好、耐振，抗冲击;

③能弯曲，便于安装;

④使用寿命长。

(3)端面热电阻：端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻

丝材绕制，紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比，

能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴

瓦和其他机件的端面温度。

(4)隔爆型热电阻：隔爆型热电阻通过特殊结构的接线

盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响

而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引超爆炸。隔

爆型热电阻可用于Bla~B3c级区内具有爆炸危险场所的温度

测量。

工业上常用金属热电阻

从电阻随温度的变化来看，大部分金属导体都有这个性

质，但并不是都能用作测温热电阻，作为热电阻的金属材料

一般要求：尽可能大而且稳定的温度系数、电阻率要大(在同

样灵敏度下减小传感器的尺寸)、在使用的温度范围内具有稳

定的化学物理性能、材料的复制性好、电阻值随温度变化要

有间值函数关系(最好呈线性关系)。

目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜：铂电阻精度

高，适用于中性和氧化性介质，稳定性好，具有一定的非线

性，温度越高电阻变化率越小;铜电阻在测温范围内电阻值和

温度呈线性关系，温度线数大，适用于无腐蚀介质，超过150

易被氧化。中国最常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000

Ω等几种，它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000;铜电

阻有R0=50Ω和R0=100Ω两种，它们的分度号为Cu50和

Cu100。其中Pt100和Cu50的应用最为广泛。

热电阻的信号连接方式热电阻是把温度变化转换为电

阻值变化的一次元件，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。

目前热电阻的引线主要有三种方式

○1二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电

阻信号的方式叫二线制：这种引线方法很