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              熱電阻PT100的工作原理及接線方法

              2021年03月01日 人閱讀

              熱電阻的工作原理

              測量低于150℃的溫度時,由于熱電偶的電動勢較小,常使用金屬電阻感溫元件(簡稱熱電阻)測量溫度。熱電阻不像熱電偶那樣需要冷端溫度補償,測量精度也比較高,在-200~+500℃的溫度范圍內,獲得極為廣泛的應用,熱電阻有銅CU和鉑PT100等,其中PT100熱電阻zui為常見。

              熱電阻測溫儀表是根據金屬導體的電阻隨溫度變化的特性進行測溫的。例如,銅的電阻溫度系數為4.28×103/C,當溫度由0℃上升到100℃時,銅電阻的阻值約增大42.8%。因此對確定的電阻,只要精確地測定其阻值的變化,便可知道溫度的高低。

              熱電阻PT100的工作原理及接線方法

              適合用作電阻感溫元件的材料應滿足如下要求:電阻溫度系數大,電阻與溫度的關系線性度較好,在測溫范圍內物理化學性能穩定。目前用得zui多的是鉑和銅兩種材料,其特性如圖1-5所示。在低溫及超低溫測量中則使用錮電阻、錳電阻及碳電阻等。

              熱電阻PT100的工作原理

              圖1-5鉑電阻及銅電阻的特性

              鉑電阻的特點是精度高,性能穩定可靠,被國際組織規定為-259~+630℃間的基準器,在工業上則廣泛用于-200 ~+500℃間的溫度測量。鉑電阻的缺點是其電阻與溫度的關系不太線性,在0~850℃℃之間,其阻值與溫度關系可表示為

              Rt=R0(1+AT+BT2)

              式中,Rt,R0分別為T(℃)及0 (℃)時的電阻值;A,B為常數,A=3.908×10-3/c ,B=-5.802×107 rc2.

              銅電阻的優點是價格便宜,電阻與溫度關系的線性度較好;但溫度稍高便容易氧化,多用于-50~+100°C間的溫度測量。

              電阻感溫元件根據用途不同,做成各種形狀和尺寸,其基本結構都是把很細的電阻纏繞在棒形或平板形的骨架上,骨架由陶瓷或云母等制成。溫度變化時,電阻絲在骨架上要求不受應力的影響,以保持特性的穩定。在電阻絲外面一般都有保護層或保護套管。為了減小測溫的時間滯后,電阻體要導熱良好,并盡量減小熱容量。目前國產的電阻感溫元件,熱慣性大的,時間常數約為4分鐘左右,熱慣性小的約為幾秒。

              熱電阻PT100的接線方法

              圖:三線熱電阻在測量電橋中的接法

              在使用熱電阻測溫時,有一個需要注意的問題,就是電阻體外部的導線電阻是與熱電阻串聯的,如果導線電阻不確定,測溫是無法進行的。因此,不管熱電阻和測量儀表之間的距離遠近,要使導線電阻符合規定的數值。盡管這樣,考慮到導線所處的環境溫度變化時,導線電阻仍會變化,使測溫產生誤差。為此,常使用三根引出線的熱電阻,如圖1-6所示。這樣,在使用平衡電橋對熱電阻R進行測量時,由電阻體引出的三根導線,一根的電阻與電源E串聯,不影響橋路的平衡,另外兩根的電阻被分別置于電橋的兩臂內,它們隨環境溫度變化對電橋的影響可以大致抵消。

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