熱電阻是中低溫區最常用的一種溫度檢測器。熱電阻是利于金屬電阻值隨溫度變化的特性實(shí)現溫度測量的檢測元件。它的主要特點(diǎn)是測量精度高,性能穩定。其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的,它不僅廣泛應用于工業(yè)測溫,而且被制成標準的基準儀。熱電阻大都由純金屬材料制成,目前應用最多的是鉑和銅,此外,現在已開(kāi)始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。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,只要測量出感溫熱電阻的阻值變化,就可以測量出溫度。
工業(yè)熱電阻是一種接觸式測量溫度的一次儀表,通常與其相應的二次儀表相配套使用,以直接測量各種生產(chǎn)過(guò)程中的-200-500℃范圍內的液體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面溫度。
目前應用最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),穩定性好,具有一定的非線(xiàn)性,溫度越高電阻變化率越??;銅電阻在測溫范圍內電阻值和溫度呈線(xiàn)性關(guān)系,溫度線(xiàn)數大,適用于無(wú)腐蝕介質(zhì),超過(guò)150易被氧化。中國最常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等幾種,它們的分度號分別為Pt10、Pt100、Pt1000;銅電阻有R0=50Ω和R0=100Ω兩種,它們的分度號為Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的應用最為廣泛。
熱電阻是把溫度變化轉換為電阻值變化的一次元件,通常需要把電阻信號通過(guò)引線(xiàn)傳遞到計算機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)現場(chǎng),與控制室之間存在一定的距離,因此熱電阻的引線(xiàn)對測量結果會(huì )有較大的影響。
目前熱電阻的引線(xiàn)主要有三種方式:
二線(xiàn)制:在熱電阻的兩端各連接一根導線(xiàn)來(lái)引出電阻信號的方式叫二線(xiàn)制:這種引線(xiàn)方法很簡(jiǎn)單,但由于連接導線(xiàn)必然存在引線(xiàn)電阻r,r大小與導線(xiàn)的材質(zhì)和長(cháng)度的因素有關(guān),因此這種引線(xiàn)方式只適用于測量精度較低的場(chǎng)合。
三線(xiàn)制:在熱電阻的根部的一端連接一根引線(xiàn),另一端連接兩根引線(xiàn)的方式稱(chēng)為三線(xiàn)制,這種方式通常與電橋配套使用,可以較好的消除引線(xiàn)電阻的影響,是工業(yè)過(guò)程控制中的最常用的。
四線(xiàn)制:在熱電阻的根部?jì)啥烁鬟B接兩根導線(xiàn)的方式稱(chēng)為四線(xiàn)制,其中兩根引線(xiàn)為熱電阻提供恒定電流I,把R轉換成電壓信號U,再通過(guò)另兩根引線(xiàn)把U引至二次儀表??梢?jiàn)這種引線(xiàn)方式可完全消除引線(xiàn)的電阻影響,主要用于高精度的溫度檢測。
熱電阻采用三線(xiàn)制接法。采用三線(xiàn)制是為了消除連接導線(xiàn)電阻引起的測量誤差。這是因為測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,其連接導線(xiàn)(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(xiàn)制,將導線(xiàn)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,這樣消除了導線(xiàn)線(xiàn)路電阻帶來(lái)的測量誤差。