热电阻测量是什么?该怎么进行？

　　热电阻

　　热电阻（thermal resistor）是中低温区最常用的一种温度检测器。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。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电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。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。金属热电阻常用的感温材料种类较多，最常用的是铂丝。工业测量用金属热电阻材料除铂丝外，还有铜、镍、铁、铁—镍等。

　　工作原理

　　热电阻的测温原理是基于导体或半导体

　　的电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。热电阻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二次仪表上。

　　主要种类

　　普通型热电阻

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　测温原理

　　热电阻的测温原理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。

　　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）。

　　第一章 热电阻基础知识

　　1、何谓热电阻

　　热电阻是指利用金属或金属氧化物其电阻值更具温度变化而发生改变的特性，通过测量电阻从而测量温度的一种传感器，它也被称为RTD（Resistance Temperature Detector）。使用的金属一般采用特性稳定且较易获取的铂（Pt100）。它已列入JIS-C1604标准。因此，也为各热电阻制造商间通用。现在，热电阻和热电偶一样是最为常见的一种温度传感器。

　　热电阻yunrun.com.cn/product/list_80.html

　　2、热电阻的特点

　　热电阻用来对温度做出高精度测量。

　　■可高精度测量温度

　　■可测量低温度

　　这是热电阻两大优点。同时，它又是一种不适合测量高温的传感器。一般来讲热电阻用来测量300℃以下的温度，而热电偶则用来测量工业炉等的高温温度。

　　温度测量的精髓之热电阻测量篇yunrun.com.cn/tech/994.html

　　3、热电阻的原理

　　热电阻元件的电阻值根据温度变化会产生一定比例的变化，让一定电流通过电阻元件，并使用测量器测量电阻元件两端的电压，然后按照欧姆定律U=I×R计算出电阻值，从而推到出温度大小。

　　【参考】Pt100分度表

　　第二章 热电阻的选择

　　1、按照电阻元件进行选择

　　测温电阻体可大致分为以下四类：测温类型 限定范围

　　铂热电阻 -200～660℃

　　铜热电阻 -50～150℃

　　镍热电阻 -50～300℃

　　镍钴热电阻 -272～27℃

　　下面描述各种测温电阻体的特征

　　【Pt100铂热电阻】

　　由于Pt100温度影响下的电阻值变化较大，且稳定性和精度较高，因而被广泛用于工业测量。

　　铂电阻大致可分为以下三类分度号 0℃时的电阻值 电阻比率=100℃时电阻值/0℃时电阻值

　　Pt100 100Ω 1.3851

　　Pt10 10Ω 1.3851

　　JPt100 100Ω 1.3916

　　Pt100使用得最广泛。虽然IEC标准中对Pt10做出了规定，Pt10被添加到JIS标准中，但实际上几乎不被使用。

　　1989年以前，JPt100在JIS标准上的名称为旧Pt100。1989年对JIS标准进行了修正，当时按照IEC标准制定新Pt100（如今的Pt100），将旧Pt100改为JPt100这一符号后继续沿用（为了避免市场混乱），19971年修正JIS时将其废止。

　　【铜热电阻】

　　温度特性偏差小，价格便宜。但是，由于其电阻率（固有电阻）较小，体积上无法实现小型化。此外，由于在高温下容易氧化，它的使用上限温度为+180。

　　【镍热电阻】

　　每1的电阻值变化较大，价格低廉。

　　但是，镍热电阻在+300左右存在临界点，因而其使用上限温度较低。

　　【铂钴热电阻】

　　镍钴热电阻是一种将铂钴合金用于电阻元件的传感器，用来测量极低温度

　　2、按照热电阻精度进行选择

　　JIS标准中已规定将测温热电阻的精度作为“相对于测量温度计的允许误差”精度等级 允许误差

　　A级 ±（0.15+0.002|t|）℃ 说明：|t|为测量温度的绝对值

　　B级 ±（0.3+0.005|t|）℃ 说明：|t|为测量温度的绝对值

　　3、按照热电阻内部导线的连线方式进行选择

　　热电阻内部导线的连线方式有2线制、3线制和4线制三种。

　　【两线制热电阻】

　　它是一种在电阻元件两端各连结1根导线的连结方式。价格低廉，但由于是将导线原封不动地作为电阻值进行计算，需要预先调节导线电阻值进行修正。因此这种连线方式不实用。

　　【三线制热电阻】

　　它是最常见的连线方式，它是一种在电阻元件气筒一端连接2根导线，在另一端连接1根导线的连接方式。其特点是，当3根导线的长度、材质、线径以及电阻相同时，可以不受导线电阻的影响。

　　【四线制热电阻】

　　它是一种在电阻元件两端各连接2根导线的连线方式。价格高昂，但从测量原理上来说可以完全不受导线电阻的影响。

　　补充知识 为什么3线制热电阻不受导线电阻的影响？

　　如图所示，3线制热电阻的电阻元件一端连接2根导线，另一端连接1根导线。将电阻元件的电阻值设定为R，将3根导线电阻设为R1、R2、R3（R1=R2=R3），规定电流的流向为ABC。（由于B和C为同电位，因不会流向R2）。

　　连线到3线制热电阻体的显示仪表，此时会测量AB间电压和BC间电压，然后将两者的差额计算为测量值。

　　由于流动的电流值为固定不变，如果流经各电阻的电压设定为：R:V

　　R1、R3：V1时

　　则（BC间电压）-（AB间电压）=（V+V1）-V1=V

　　所以说3线制热电阻可以不受导线电阻的影响。

　　4、按照热电阻构造进行选则

　　【装配式热电阻】

　　将内部导线连接到电阻元件并放入保护管，按照端子后进行使用，这是装配式热电阻最基本的结构。其优点是可以选择不同按照形式和不同材质保护管，可以适用于一般环境或耐腐蚀环境测温，此外价格低廉，使用方便。但是和铠装热电阻相比较，也具有体积较大、响应速度慢的缺点。

　　【铠装热电阻】

　　铠装热电阻是在金属细管（铠装）、内部导线和电阻元件之间填充高纯度MgO（氧化镁），然后进行一体化加工。铠装热电阻体型细长，铠装内不存在空气层，响应迅速是其最大优点。此外，他的好处还在于可以自由弯曲形状，缩细外径。

　　补充知识 什么是“双支元件”？

　　测温热电阻的电阻元件部分有时也成为元件。

　　通常，一个测温热电阻的内部只存在1个电阻元件，我们将它成为单元件。

　　■希望提高对于内部导线断线等故障的可靠性时

　　■用于希望在多个设备（比如记和温控仪录仪等）上显示相同测量值并进行记录时。

　　第三章 热电阻使用注意事项

　　1、注意内部导线导致的误差

　　测温热电阻精确测量内部电阻元件的电阻值，从而计算出温度。因此，需尽可能避免导线电阻带来的影响。无论3线制或4线制接线方式，必须确保导线的材质、外径、长度以及电阻值相同，并且不存在温度梯度。

　　补充知识 热电阻可以延长吗？

　　可以。使用测温热电阻专用连接导线。

　　需要使用长导线时，为了避免产生误差，请确认导线每1米的电阻值。

　　请在记录仪的输入信号源电阻的范围内进行选择。

　　2、注意热电阻插入深度导致的误差

　　如果测温热电阻的测温部分未设定成语测温对象同等的温度，则无法取得正确温度。

　　无论是装配式热电阻还是铠装热电阻，插入深度请控制在约为外径的15到20倍的程度。

　　3、注意自我加热导致的误差

　　使用测温热电阻时，会在测温热电阻上流通规定电流以获取温度，此时产生的焦耳热会导致测温热电阻自身加热。我们称其为“自我加热”。

　　自我加热与规定电流值的2乘方成比例（同时也依赖于热电阻的构造和环境），比例较大则会导致精度上的误差。

　　JIS标准中将0.5mA、1mA、2mA列为规定电流，一般来说热电阻会符合任一规定电流以保证精度，因此只要是规格中记载的规定电流就无需担心自我加热。

　　4、注意热电阻的规定电流

　　热电阻的规定电流由规格决定。

　　请勿流通规格中所记载的规定电流值之外的电流值。

　　如果流通不同的电流值，有可能产生系列问题：

　　①发热量变化导致测量误差。

　　②规定电流值变化导致测量电压值随之变化，显示错误温度。

　　5、1支热电阻不能同两台仪表并联

　　将1根热电阻并联到多台显示仪表时，请使用双元件类型。

　　使用单元件类型时，请务必在每台仪表上准备1根热电阻。