温度传感器
发布时间:2011/8/11 9:40:12 访问次数:1373
1.金属热电阻工作原理
由物理学可知,大多数金属导体的电阻,都具有随温度变化的特性,其特性方程满足下式:
Rt=Ro[1+a(t - to)] (619)
式中,Rt、Ro分别为热电阻在t℃和0℃时的电阻值;a为热电阻的温度系数(单位为1/℃)。
对于绝大多数金属导体,耐直并不是一个常数,而是随温度的变化而变化,但在一定温度范围内,a可近似视为一个常数。不同的金属导体,a果持常数所对应的温度范围也不同。
2.金属热电阻种类
(1)铂电阻
铂电阻除用做一般的工业测温外,在国际实用温标中还作为-259.34~630.74℃温度范围内的温度基准。
铂金属的物理、化学性能在高温环境和氧化性介质中是很稳定的,并且有良好的工艺性,易于提纯,可以制成极细的铂丝(直径可达0.02mm或更细)或极薄的铂箔。它的缺点是电阻温度系数较小。
用铂丝双绕在云母、石英或陶瓷支架上,或采用溅射工艺在石英或陶瓷基座上生成铂薄膜,构成电阻体,电阻体端线与银丝焊接引出连线,外面再套上玻璃或陶瓷、涂釉加以绝缘和保护,这样就构成了铂电阻传感器。
铂电阻与温度的关系可用下式表示。
0~650℃的温度范围内,有
Rt=Ro(1+At+Bt2) (6-20)
-200~0℃的温度范围内,有
Rt= Ro[l+At+ Bt2+C(t-100)t3] (6-21)
式中,Rt、Ro分别为热电阻在f℃和0℃时的电阻值;A、B、C为温度系数,A=3.968xl0-3/℃,
B=-5.847×10-7/2℃,C=_4.22xlO-7/3℃.
由式(6-20)和式(6-21)可知,要确定Rt和t的关系,必须先确定Ro。工业中把Ro=50Ω和Ro=lOOΩ对应的R~t关系制成分度表,称为铂电阻分度表(温度与电阻值的对照关系表),供使用者查阅。在测试中,只要测出热电阻值足,通过查分度表就可以确定被测温度。
铂电阻的精度与铂的提纯程度有关,通常用百度电阻比W(100)表示铂的纯度,即
W(100)=R100/RO (6-22)
式中,R100为100℃时的电阻值;Ro为0℃时的电阻值。
W(100)越大,其纯度越高。国内统一设计的工业用标准铂电阻其百度电阻比W(100)≥1.391.
(2)铜电阻
铜电阻灵敏度高,但易于氧化,一般只用于150℃以下的低温测量和没有水及无侵蚀性介质中的温度测量。
铜电阻的电阻温度系数比铂大,在-50~150℃范围内电阻与温度的关系几乎是线性的,并且铜价格便宜、易于提纯、工艺性好。因此,在一些测量精度要求不高、测温范围不大且温度较低的测温场合,可采用铜电阻进行测温。但铜易于氧化,不适于在腐蚀性介质或高温下工作,铜的电阻率低,所以铜电阻的体积较大。
铜电阻传感器是将漆包线双绕在圆柱形陶瓷或塑料支架上(由于铜的电阻率较小,需要多层绕制)引出连线,然后整体用环养树脂封固,以提高其导热性和机械强度。
铜电阻在测量范围-50~150℃内其电阻值与温度的关系可表示为
Rt=Ro(1+At+Bt2+Ct3) ( 6-23)
也可近似表示为Rt=Ro(1+at)。
式中,Rt、Ro分别为热电阻在t℃和0℃时的电阻值;A=4.28899xl0-3/℃,B=-2.1333x10-7/2℃,C=1.233xl0-9/3℃。彩白铜的电阻温度系数,a=4.25X10-3~4.28X10-3/℃。
与铂电阻一样,在工业中把Ro=50Ω和Ro=lOOΩ对应的Rt~f关系制成分度表,称为铜电阻分度表,供使用者查阅。铜电阻的百度电阻比W(100)≥1.425。
(3)其他热电阻
镍和铁电阻的温度系数都较大,电阻率也较高,因此也适合做热电阻,但由于存在易氧化或非线性严重等缺点,所以目前这两种热电阻应用较少。铂、铜热电阻不适宜做低温和超低温测量,近年来一些新颖的测量低温领域的热电阻材料相继出现,如铟电阻、锰电阻、碳电阻等。
3.测量电路
热电阻传感器的测量电路最常用的是电桥电路,若要求精度高,可采用自动电桥。由于工业用的热电阻安装在生产现场,离控制室较远,热电阻的引出线会对测量结果有较大影响,且由于连接导线随环境温度变化而变化,也会给测量结果带来误差。为了减小引出线电阻的影响,常采用三线或四线连接方法,测量时词整&的阻值使电桥平衡,此时可由R。换算出对应的温度,如图6·8所示。 C10T03QLH
1.金属热电阻工作原理
由物理学可知,大多数金属导体的电阻,都具有随温度变化的特性,其特性方程满足下式:
Rt=Ro[1+a(t - to)] (619)
式中,Rt、Ro分别为热电阻在t℃和0℃时的电阻值;a为热电阻的温度系数(单位为1/℃)。
对于绝大多数金属导体,耐直并不是一个常数,而是随温度的变化而变化,但在一定温度范围内,a可近似视为一个常数。不同的金属导体,a果持常数所对应的温度范围也不同。
2.金属热电阻种类
(1)铂电阻
铂电阻除用做一般的工业测温外,在国际实用温标中还作为-259.34~630.74℃温度范围内的温度基准。
铂金属的物理、化学性能在高温环境和氧化性介质中是很稳定的,并且有良好的工艺性,易于提纯,可以制成极细的铂丝(直径可达0.02mm或更细)或极薄的铂箔。它的缺点是电阻温度系数较小。
用铂丝双绕在云母、石英或陶瓷支架上,或采用溅射工艺在石英或陶瓷基座上生成铂薄膜,构成电阻体,电阻体端线与银丝焊接引出连线,外面再套上玻璃或陶瓷、涂釉加以绝缘和保护,这样就构成了铂电阻传感器。
铂电阻与温度的关系可用下式表示。
0~650℃的温度范围内,有
Rt=Ro(1+At+Bt2) (6-20)
-200~0℃的温度范围内,有
Rt= Ro[l+At+ Bt2+C(t-100)t3] (6-21)
式中,Rt、Ro分别为热电阻在f℃和0℃时的电阻值;A、B、C为温度系数,A=3.968xl0-3/℃,
B=-5.847×10-7/2℃,C=_4.22xlO-7/3℃.
由式(6-20)和式(6-21)可知,要确定Rt和t的关系,必须先确定Ro。工业中把Ro=50Ω和Ro=lOOΩ对应的R~t关系制成分度表,称为铂电阻分度表(温度与电阻值的对照关系表),供使用者查阅。在测试中,只要测出热电阻值足,通过查分度表就可以确定被测温度。
铂电阻的精度与铂的提纯程度有关,通常用百度电阻比W(100)表示铂的纯度,即
W(100)=R100/RO (6-22)
式中,R100为100℃时的电阻值;Ro为0℃时的电阻值。
W(100)越大,其纯度越高。国内统一设计的工业用标准铂电阻其百度电阻比W(100)≥1.391.
(2)铜电阻
铜电阻灵敏度高,但易于氧化,一般只用于150℃以下的低温测量和没有水及无侵蚀性介质中的温度测量。
铜电阻的电阻温度系数比铂大,在-50~150℃范围内电阻与温度的关系几乎是线性的,并且铜价格便宜、易于提纯、工艺性好。因此,在一些测量精度要求不高、测温范围不大且温度较低的测温场合,可采用铜电阻进行测温。但铜易于氧化,不适于在腐蚀性介质或高温下工作,铜的电阻率低,所以铜电阻的体积较大。
铜电阻传感器是将漆包线双绕在圆柱形陶瓷或塑料支架上(由于铜的电阻率较小,需要多层绕制)引出连线,然后整体用环养树脂封固,以提高其导热性和机械强度。
铜电阻在测量范围-50~150℃内其电阻值与温度的关系可表示为
Rt=Ro(1+At+Bt2+Ct3) ( 6-23)
也可近似表示为Rt=Ro(1+at)。
式中,Rt、Ro分别为热电阻在t℃和0℃时的电阻值;A=4.28899xl0-3/℃,B=-2.1333x10-7/2℃,C=1.233xl0-9/3℃。彩白铜的电阻温度系数,a=4.25X10-3~4.28X10-3/℃。
与铂电阻一样,在工业中把Ro=50Ω和Ro=lOOΩ对应的Rt~f关系制成分度表,称为铜电阻分度表,供使用者查阅。铜电阻的百度电阻比W(100)≥1.425。
(3)其他热电阻
镍和铁电阻的温度系数都较大,电阻率也较高,因此也适合做热电阻,但由于存在易氧化或非线性严重等缺点,所以目前这两种热电阻应用较少。铂、铜热电阻不适宜做低温和超低温测量,近年来一些新颖的测量低温领域的热电阻材料相继出现,如铟电阻、锰电阻、碳电阻等。
3.测量电路
热电阻传感器的测量电路最常用的是电桥电路,若要求精度高,可采用自动电桥。由于工业用的热电阻安装在生产现场,离控制室较远,热电阻的引出线会对测量结果有较大影响,且由于连接导线随环境温度变化而变化,也会给测量结果带来误差。为了减小引出线电阻的影响,常采用三线或四线连接方法,测量时词整&的阻值使电桥平衡,此时可由R。换算出对应的温度,如图6·8所示。 C10T03QLH
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