华北电力大学热能工程专业过程参数检测和仪表经典课件第3章2热电阻.ppt

1、第二节第二节 电阻温度计电阻温度计 第二节第二节 电阻温度计电阻温度计1)原理：通过测阻值变化反应温度。原理：通过测阻值变化反应温度。2）分类：电阻是测量温度的敏感元件，包）分类：电阻是测量温度的敏感元件，包括导体和半导体两种。括导体和半导体两种。3）测温范围：）测温范围：200+5000C优点：优点：准确度高。准确度高。灵敏度高。中低温下（灵敏度高。中低温下（5000C以以下），输出信号比热电偶大。下），输出信号比热电偶大。输出电信号输出电信号,便于远传和切换。便于远传和切换。第二节电阻温度计第二节电阻温度计主要内容主要内容 v第一节第一节 金属测温电阻金属测温电阻v第二节第二节 半导体热敏

2、电阻半导体热敏电阻v第三节第三节 热电阻的校验热电阻的校验第二节第二节 金属测温电阻金属测温电阻一、对金属测温电阻的要求一、对金属测温电阻的要求测温热电阻材料必须满足：测温热电阻材料必须满足：1）电阻温度系数大）电阻温度系数大 电阻系数：温度变化电阻系数：温度变化1 0C时电阻值的相对时电阻值的相对变化量变化量2）在测温范围内物理及化学性质稳定。）在测温范围内物理及化学性质稳定。3）有较大的电阻率。（电阻体积小）。）有较大的电阻率。（电阻体积小）。4）线性度好。）线性度好。5）复现性好，）复现性好，6）价格便宜。）价格便宜。工业用的热电阻材料有铂、铜、铁、镍。工业用的热电阻材料有铂、铜、铁、镍

3、。铁难提纯，我国目前只生产铁难提纯，我国目前只生产铂、铜、镍铂、铜、镍dtdRRdtRdR1二、标准化热电阻二、标准化热电阻1铂电阻铂电阻2 铜电阻铜电阻3 镍电阻镍电阻4 其它低温用热电阻其它低温用热电阻二、标准化热电阻二、标准化热电阻1铂电阻铂电阻特点：稳定性好、准确度高、性能可靠。特点：稳定性好、准确度高、性能可靠。原因：铂在氧化气氛、甚至高温下物理、原因：铂在氧化气氛、甚至高温下物理、化学性质非常稳定化学性质非常稳定测温范围：测温范围：13.8033K-961.78 0C应用：广泛应用于工业和实验室中应用：广泛应用于工业和实验室中v注意：铂在还原性气氛尤其在高温还原注意：铂在还原性气氛

4、尤其在高温还原性气氛中，容易被污染，导致铂丝变脆，性气氛中，容易被污染，导致铂丝变脆，并改变电阻与温度间的关系。因此必须并改变电阻与温度间的关系。因此必须用保护套管把电阻体与有害气氛隔离用保护套管把电阻体与有害气氛隔离Pt10和和Pt100。二、标准化热电阻二、标准化热电阻2 铜电阻铜电阻特点：电阻值与温度关系几乎线性，电阻特点：电阻值与温度关系几乎线性，电阻温度系数较大，材料易提纯，价格较便宜。温度系数较大，材料易提纯，价格较便宜。测温范围：测温范围：50-150 0C应用范围：测量准确度要求不是很高，温应用范围：测量准确度要求不是很高，温度较低的场合。度较低的场合。缺点：缺点：250 0C

5、以上容易氧化，故只能在低以上容易氧化，故只能在低温及没有腐蚀的介质中应用，铜的电阻率温及没有腐蚀的介质中应用，铜的电阻率较小，较小，=0.017.mm2/m，铜的热电阻体，铜的热电阻体积较大。积较大。薄膜型及普通型铂热电阻 汽车用水温传感器及水温表 铜热电阻铜热电阻铂电阻温度显示、变送器三、工业用热电阻的结构三、工业用热电阻的结构一一 结构结构 由热电阻体、引出线、绝缘骨架、保护套管、由热电阻体、引出线、绝缘骨架、保护套管、接线盒等部分组成接线盒等部分组成1 绝缘骨架绝缘骨架 作用：缠绕、支撑和固定热电阻丝的支架。作用：缠绕、支撑和固定热电阻丝的支架。它的质量影响技术指标。它的质量影响技术指标

6、。目前常用的材料目前常用的材料:云母云母,玻璃玻璃,石英石英,陶瓷陶瓷,塑料塑料2 热电阻体热电阻体(1)云母骨架热电阻云母骨架热电阻(2)玻璃骨架热电阻玻璃骨架热电阻(3)陶瓷骨架热电阻陶瓷骨架热电阻(4)塑料骨架热电阻塑料骨架热电阻2 热电阻体热电阻体（1）云母骨架热电阻：用直径为）云母骨架热电阻：用直径为0.03-0.07 mm 的铂丝，采用双线无感绕制法绕在锯齿的铂丝，采用双线无感绕制法绕在锯齿形云母骨架上，两面再各加云母片绝缘，形云母骨架上，两面再各加云母片绝缘，外面用铆钉及陶瓷卡件夹持而成。在装入外面用铆钉及陶瓷卡件夹持而成。在装入保护套管时，云母骨架热电阻体的两面各保护套管时，云

7、母骨架热电阻体的两面各绑一个完成半圆形的弹簧片，它的作用是绑一个完成半圆形的弹簧片，它的作用是把电阻体固定在保护套管中间，这样即可把电阻体固定在保护套管中间，这样即可增加抗震及抗冲击性能，又可加强热传导，增加抗震及抗冲击性能，又可加强热传导，减小测温后的之后和自热影响丝。使用温减小测温后的之后和自热影响丝。使用温度度500 0C以下。以下。三、工业用热电阻的结构三、工业用热电阻的结构一、结构一、结构三、工业用热电阻的结构三、工业用热电阻的结构双线无感绕制法双线无感绕制法3 引出线引出线 1)定义：由定义：由热电阻体至接线端子的连接导线热电阻体至接线端子的连接导线称为称为引出线引出线。2）问题：

8、引出线有电阻值，影响测量精度。）问题：引出线有电阻值，影响测量精度。3）解决方法：）解决方法：（1）选择特定材料）选择特定材料 内引出线要选用纯度高，与电阻丝、接线端子之内引出线要选用纯度高，与电阻丝、接线端子之间产生的热电势小，而且在最高使用温度下不间产生的热电势小，而且在最高使用温度下不挥发、抗氧化、不变质的材料。工业用铂电阻挥发、抗氧化、不变质的材料。工业用铂电阻用用银丝作引出线银丝作引出线，高温下用镍丝作引出线。铜，高温下用镍丝作引出线。铜和镍电阻可用和镍电阻可用铜丝和镍丝铜丝和镍丝作引出线。引出线的作引出线。引出线的直径比电阻丝的直径大得多，这样可减少引出直径比电阻丝的直径大得多，这

9、样可减少引出线电阻。线电阻。三、工业用热电阻的结构三、工业用热电阻的结构一、结构一、结构国产热电阻有二线制，三线制，四线制。国产热电阻有二线制，三线制，四线制。（1）两线制：在热电阻的电阻丝两端各连）两线制：在热电阻的电阻丝两端各连接一根导线的引出线方式。这种热电阻测接一根导线的引出线方式。这种热电阻测温时都存在引出线电阻变化产生的附加误温时都存在引出线电阻变化产生的附加误差。差。(2)三线制：在热电阻体的电阻丝的一端三线制：在热电阻体的电阻丝的一端连接两根引出线，另一端连接一根引出线。连接两根引出线，另一端连接一根引出线。测温时它可以消除引出线电阻的影响，故测温时它可以消除引出线电阻的影响，

10、故测温准确度高于两线制电阻。测温准确度高于两线制电阻。三、工业用热电阻的结构三、工业用热电阻的结构3）解决方法：）解决方法：（2）接线方式）接线方式3 引出线引出线一、结构一、结构(3)四线制四线制:在热电阻体的电阻丝两端各连出在热电阻体的电阻丝两端各连出两根引出线。测温时，它不仅可以消除引两根引出线。测温时，它不仅可以消除引出线电阻的影响，还可以消除连接导线间出线电阻的影响，还可以消除连接导线间接触电阻及其阻值变化的影响。四线制多接触电阻及其阻值变化的影响。四线制多用在标准铂电阻的引出线上。用在标准铂电阻的引出线上。三、工业用热电阻的结构三、工业用热电阻的结构3）解决方法：）解决方法：2）接

11、线方式）接线方式3 引出线引出线二二 铠装热电阻铠装热电阻1)工艺：将电阻体（感温元件工艺：将电阻体（感温元件)焊到由金属保焊到由金属保护套管，绝缘材料和金属导线三者拉伸而护套管，绝缘材料和金属导线三者拉伸而成的细管导线上形成的，然后再外面再焊成的细管导线上形成的，然后再外面再焊一段短管做保护套管，在热电阻体与保护一段短管做保护套管，在热电阻体与保护套管之间填满绝缘材料，最后焊上封头。套管之间填满绝缘材料，最后焊上封头。2）优点：）优点：1)尺寸小，响应速度快。尺寸小，响应速度快。2）机械性能好，耐震动和冲击。）机械性能好，耐震动和冲击。3）除感温元件外，其它部分可弯曲，适合复杂）除感温元件外

12、，其它部分可弯曲，适合复杂结构。结构。4)不易侵蚀，寿命长不易侵蚀，寿命长三、工业用热电阻的结构三、工业用热电阻的结构三三 膜式铂电阻膜式铂电阻 厚膜和薄膜。厚膜和薄膜。1.厚膜铂电阻是在一陶瓷基片上印制出条厚膜铂电阻是在一陶瓷基片上印制出条状铂膜形成的。由于铂膜很薄，又在陶瓷状铂膜形成的。由于铂膜很薄，又在陶瓷基片上，所以测温响应时间很小，约基片上，所以测温响应时间很小，约0.1s。2.薄膜铂电阻则是利用真空镀膜的方法将薄膜铂电阻则是利用真空镀膜的方法将铂镀在陶瓷基片上形成的，其形状和厚膜铂镀在陶瓷基片上形成的，其形状和厚膜差不多，只是尺寸更小，响应时间更短。差不多，只是尺寸更小，响应时间更

13、短。三、工业用热电阻的结构三、工业用热电阻的结构热电热电阻阻名称名称代代号号分分度度号号R0R100/R0测量测量范围范围基本误差基本误差公称公称值值允许允许误差误差名义名义值值允许允许误差误差温度温度范围范围（）允许允许值值（）铜热铜热电阻电阻WZCCu50Cu100500.051.4280.002-50150-501501000.1铂热铂热电阻电阻WZPPt10Pt10010A级级0.006B级级0.0121.3850.001-200850-200850100A级级0.006B级级0.012镍热镍热电阻电阻WZNNi100Ni300Ni5001003005000.10.20.31.6170

14、.003-60180-6000180半导体热敏电阻半导体热敏电阻一一、半导体热敏电阻的材料和温度特性、半导体热敏电阻的材料和温度特性二、半导体热敏电阻的结构和应用二、半导体热敏电阻的结构和应用一、半导体热敏电阻的材料和温度特性一、半导体热敏电阻的材料和温度特性1 1 材料：材料：金属的氧化物，氯化物，碳酸盐，金属的氧化物，氯化物，碳酸盐，硝酸盐（硝酸盐（铁，镍，锰，钼，钛，镁，铜等铁，镍，锰，钼，钛，镁，铜等的）的）2 2 温度特性。温度特性。1 1）负电阻温度特性，）负电阻温度特性，Mn0Mn02 2,Mn(NO),Mn(NO)3 3,CuO,Cu(NO),CuO,Cu(NO)2 2等化合物

15、等化合物2 2）正温度特性，正温度特性，NiONiO2 2,ZrO,ZrO2 2等化合物等化合物材料不同，温度特性不同材料不同，温度特性不同3）用的最多的是）用的最多的是负温度特性的热敏电阻负温度特性的热敏电阻图图4 43 3热敏电阻的温度特性热敏电阻的温度特性二、半导体热敏电阻的结构和应用二、半导体热敏电阻的结构和应用1 结构：有珠形、圆片形、棒形。结构：有珠形、圆片形、棒形。2 工业测量主要用珠形。工业测量主要用珠形。将珠形热敏电阻烧结在两根铂丝上，外面将珠形热敏电阻烧结在两根铂丝上，外面涂敷玻璃层，并用杜美丝与铂丝相接引出，涂敷玻璃层，并用杜美丝与铂丝相接引出，外面再用玻璃管作保护套管，

16、保护套管外外面再用玻璃管作保护套管，保护套管外径在径在3-5mm之间，若把热敏电阻配上不平之间，若把热敏电阻配上不平衡电桥和指示仪表，则成为半导体点温度衡电桥和指示仪表，则成为半导体点温度计。计。热敏电阻的外形、结构及符号热敏电阻的外形、结构及符号a a）圆片型热敏电阻）圆片型热敏电阻 b b）柱型热敏电阻）柱型热敏电阻 c c）珠型热敏电阻）珠型热敏电阻 d d）铠装）铠装型型 f f）图形符号）图形符号11热敏电阻热敏电阻 22玻璃外壳玻璃外壳 33引出线引出线 44紫铜外壳紫铜外壳 55传热安装孔传热安装孔 热敏电阻温度面板表 热敏电阻LCD热敏电阻体温表 3 测温范围：测温范围：-100+3000C4 特点：与金属热电阻相比特点：与金属热电阻相比1）优点：）优点：（1)灵敏度高。灵敏度高。（2）电阻率）电阻率很大，体积很小，连接导线很大，体积很小，连接导线电阻变化的影响可忽略。电阻变化的影响可忽略。（3）结构简单，可测量点的温度。）结构简单，可测量点的温度。（4）热惯性小，响应快。）热惯性小，响应快。二、半导体热敏电阻的结构和应用二、半导体热敏电阻的结构和应用2 2）缺点）缺点（1）互换性差）互换性差（2）电阻和温度的关系不稳定，随时间变化）电阻和温度的关系不稳定，随时间变化