熱電阻
熱電阻（thermal resistor）是中低溫區(qū)zui常用的一種溫度檢測(cè)器。測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測(cè)量的。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑的測(cè)量精確度是zui高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用zui多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造。金屬常用的感溫材料種類較多，zui常用的是鉑絲。工業(yè)測(cè)量用金屬材料除鉑絲外，還有銅、鎳、鐵、鐵—鎳等。
特性
1、壓簧式感溫元件，抗振性能好；
2、測(cè)溫精度高；
3、機(jī)械強(qiáng)度高，耐高溫耐壓性能好；
4、進(jìn)口薄膜電阻元件，性能可靠穩(wěn)定。
工作原理
的測(cè)溫原理是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測(cè)量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用zui多的是鉑和銅，現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造。通常需要把電阻信號(hào)通過引線傳遞到計(jì)算機(jī)控制裝置或者其它二次儀表上。
主要種類
普通型
從的測(cè)溫原理可知，被測(cè)溫度的變化是直接通過阻值的變化來測(cè)量的，因此，體的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會(huì)給溫度測(cè)量帶來影響。
鎧裝
鎧裝是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體，它的外徑一般為φ2--φ8mm，zui小可達(dá)φmm。與普通型相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：
1、體積小，內(nèi)部無空氣隙，熱慣性上，測(cè)量滯后?。?br />2、機(jī)械性能好、耐振，抗沖擊；
3、能彎曲，便于安裝；
4、使用壽命長。
端面
端面感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制，緊貼在溫度計(jì)端面。它與一般軸向相比，能更正確和快速地反映被測(cè)端面的實(shí)際溫度，適用于測(cè)量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。
隔爆型
隔爆型通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不會(huì)引超爆炸。隔爆型可用于Bla--B3c級(jí)區(qū)內(nèi)具有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的溫度測(cè)量。
測(cè)溫原理
的測(cè)溫原理與熱電偶的測(cè)溫原理不同的是，是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測(cè)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(cè)量出感溫的阻值變化，就可以測(cè)量出溫度。目前主要有金屬和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。
金屬的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示，即
Rt=Rt0[1+α（t-t0）]
式中，Rt為溫度t時(shí)的阻值；Rt0為溫度t0（通常t0=0℃）時(shí)對(duì)應(yīng)電阻值；α為溫度系數(shù)。
半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值和溫度關(guān)系為
Rt=AeB/t
式中Rt為溫度為t時(shí)的阻值；A、B取決于半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)的常數(shù)。
相比較而言，熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高（通常在數(shù)千歐以上），但互換性較差，非線性嚴(yán)重，測(cè)溫范圍只有-50~300℃左右，大量用于家電和汽車用溫度檢測(cè)和控制。金屬一般適用于-200~500℃范圍內(nèi)的溫度測(cè)量，其特點(diǎn)是測(cè)量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在程控制中的應(yīng)用極其廣泛。
工業(yè)上常用金屬從電阻隨溫度的變化來看，大部分金屬導(dǎo)體都有這個(gè)性質(zhì)，但并不是都能用作測(cè)溫，作為的金屬材料一般要求：盡可能大而且穩(wěn)定的溫度系數(shù)、電阻率要大（在同樣靈敏度下減小傳感器的尺寸）、在使用的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的化學(xué)物理性能、材料的復(fù)制性好、電阻值隨溫度變化要有間值函數(shù)關(guān)系（呈線性關(guān)系）。
實(shí)際應(yīng)用
目前應(yīng)用zui廣泛的材料是鉑和銅：鉑電阻精度高，適用于中性和氧化性介質(zhì)，穩(wěn)定性好，具有一定的非線性，溫度越高電阻變化率越小；銅電阻在測(cè)溫范圍內(nèi)電阻值和溫度呈線性關(guān)系，溫度線數(shù)大，適用于無腐蝕介質(zhì)，超過150易被氧化。中國zui常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等幾種，它們的分度號(hào)分別為Pt10、Pt100、Pt1000；銅電阻有R0=50Ω和R0=100Ω兩種，它們的分度號(hào)為Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的應(yīng)用。
接線方式
是把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻信號(hào)通過引線傳遞到計(jì)算機(jī)控制裝置或者其它一次儀表上。工業(yè)用安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，與控制室之間存在一定的距離，因此的引線對(duì)測(cè)量結(jié)果會(huì)有較大的影響。[1]目前的引線主要有三種方式：
二線制：在的兩端各連接一根導(dǎo)線來引出電阻信號(hào)的方式叫二線制：這種引線方法很簡單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r，r大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測(cè)量精度較低的場(chǎng)合
三線制：在的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的zui常用的。
四線制：在的根部兩端各連接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為提供恒定電流I，把R轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表?？梢娺@種引線方式可*消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測(cè)。
采用三線制接法。采用三線制是為了消除連接導(dǎo)線電阻引起的測(cè)量誤差。這是因?yàn)闇y(cè)量的電路一般是不平衡電橋。作為電橋的一個(gè)橋臂電阻，其連接導(dǎo)線（從到中控室）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(cè)量誤差。采用三線制，將導(dǎo)線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣消除了導(dǎo)線線路電阻帶來的測(cè)量誤差。
安裝方法
安裝要求
對(duì)的安裝，應(yīng)注意有利于測(cè)溫準(zhǔn)確，安全可靠及維修方便，
而且不影響設(shè)備運(yùn)行和生產(chǎn)操作。要滿足以上要求，在選擇對(duì)的安裝部位和插入深度時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：
1、為了使的測(cè)量端與被測(cè)介質(zhì)之間有充分的熱交換，應(yīng)合理選擇測(cè)點(diǎn)位置，盡量避免在閥門，彎頭及管道和設(shè)備的死角附近裝設(shè)。
2、帶有保護(hù)套管的有傳熱和散熱損失，為了減少測(cè)量誤差，熱電偶和應(yīng)該有足夠的插入深度：
1）對(duì)于測(cè)量管道中心流體溫度的，一般都應(yīng)將其測(cè)量端插入到管道中心處(垂直安裝或傾斜安裝)。如被測(cè)流體的管道直徑是200毫米，那插入深度應(yīng)選擇100毫米；
2）對(duì)于高溫高壓和高速流體的溫度測(cè)量(如主蒸汽溫度)，為了減小保護(hù)套對(duì)流體的阻力和防止保護(hù)套在流體作用下發(fā)生斷裂，可采取保護(hù)管淺插方式或采用熱套式。淺插式的保護(hù)套管，其插入主蒸汽管道的深度應(yīng)不小于75mm；熱套式的標(biāo)準(zhǔn)插入深度為100mm。
3）假如需要測(cè)量是煙道內(nèi)煙氣的溫度，盡管煙道直徑為4m，插入深度1m即可。
4）當(dāng)測(cè)量原件插入深度超過1m時(shí)，應(yīng)盡可能垂直安裝,或加裝支撐架和保護(hù)套管。
安裝注意
1、應(yīng)盡量垂直裝在水平或垂直管道上，安裝時(shí)應(yīng)有保護(hù)套管，以方便檢修和更換。
2、測(cè)量管道內(nèi)溫度時(shí)，元件長度應(yīng)在管道中心線上(即保護(hù)管插入深度應(yīng)為管徑的一半)。
3、溫度動(dòng)圈表安裝時(shí)，開孔尺寸要合適，安裝要美觀大方。
4、高溫區(qū)使用耐高溫電纜或耐高溫補(bǔ)償線。
5、要根據(jù)不同的溫度選擇不同的測(cè)量元件。一般測(cè)量溫度小于400℃時(shí)選擇。
6、接線要合理美觀，表針指示要正確。
測(cè)量方法
溫度計(jì)的原理是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化這一特性。
溫度計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)有：測(cè)量精度高，復(fù)現(xiàn)性好；有較大的測(cè)量范圍，尤其是在低溫方面；易于使用在自動(dòng)測(cè)量中，也便于遠(yuǎn)距離測(cè)量。同樣，也有缺陷，在高溫（大于850℃）測(cè)量中準(zhǔn)確性不好；易于氧化和不耐腐蝕。
目前，用于的材料主要有鉑、銅、鎳等，采用這些材料主要是它們?cè)诔Ｓ脺囟榷蔚臏囟扰c電阻的比值是線性關(guān)系，我們這里主要介紹鉑電阻溫度計(jì)。
鉑是一種貴金屬，它的物理化學(xué)性能很穩(wěn)定，尤其是耐氧化能力很強(qiáng)，它易于提純，有良好的工藝性，可以制成極細(xì)的鉑絲，與銅，鎳等金屬相比，有較高的電阻率，復(fù)現(xiàn)性高，是一種比較理想的材料，缺點(diǎn)是電阻溫度系數(shù)較小，在還原介質(zhì)中工作易變脆，價(jià)格也較貴。鉑的純度通常用電阻比來表示： W(100)=R100/R0
R100表示100℃時(shí)的電阻值；R0表示0℃時(shí)的電阻值
根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，采用W(100)=1.3850 初始電阻值為R0=100Ω（R0=10Ω）的鉑電阻為工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻，R0=10Ω的鉑電阻溫度計(jì)的阻絲較粗，主要應(yīng)用于測(cè)量600℃以上的溫度。鉑電阻的電阻與溫度方程為一分段方程：
Rt=R0[1+At+Bt2+C(t－100℃)t3] t 表示在－200～0℃
Rt=R0(1+At+Bt2) t表示在0～850℃
解此方程，則可根據(jù)電阻值已知溫度值，但實(shí)際工作中，可以查分度表來根據(jù)電阻值確定溫度值。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鉑分為*和B級(jí)，*測(cè)溫允許誤差±（0.15℃+0.002|t|）, B級(jí)測(cè)溫允許誤差±（0.3℃+0.005|t|）。
現(xiàn)場(chǎng)使用的一般都是鎧裝，它是由體、絕緣材料、保護(hù)管組成，體和保護(hù)管焊接一起，中間填充絕緣材料，這樣能夠很好的保護(hù)體，耐沖擊，耐震，耐腐蝕。
三線制鉑測(cè)量方法：
鉑有兩線制，三線制，四線制幾種，兩線制在測(cè)量中誤差較大，已不使用，現(xiàn)在工業(yè)用一般是三線制的，實(shí)驗(yàn)室用一般為四線制。這里主要介紹下三線制鉑的接線。三線制鉑是在電阻的a端并聯(lián)一個(gè)c端，從而實(shí)現(xiàn)電阻引出a，b，c三個(gè)接線端子，這樣，由b導(dǎo)線引入的測(cè)量導(dǎo)線本身的電阻，可以由c導(dǎo)線來補(bǔ)償，使引線電阻不隨溫度變化而引入的引線電阻誤差的影響減小很多。三線制鉑，在二次儀表中，均有可變阻值的電橋，根據(jù)所配合的鉑的量程不同，可以對(duì)二次儀表的電橋中的鉑進(jìn)行微調(diào)，能進(jìn)行更精確的測(cè)量。
溫度計(jì)分度新方法：
工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)是一種被廣泛使用的測(cè)溫儀器。*以來，國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)規(guī)范中普遍采用CVD方程的計(jì)算方法對(duì)其進(jìn)行檢定分度。但采用CVD方程檢定分度的工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)準(zhǔn)確度不高、穩(wěn)定性低、不確定度較大，無法作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)使用。
為此，多數(shù)工業(yè)測(cè)溫領(lǐng)域或要求不高的實(shí)驗(yàn)室只能采用精度較高的標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)作為溯源傳遞標(biāo)準(zhǔn)，但實(shí)際工業(yè)測(cè)溫領(lǐng)域由于各種條件限制，標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)無法使用，使得溫度量值傳遞和溯源在這些地方無法實(shí)現(xiàn)，不能開展實(shí)際的計(jì)量校準(zhǔn)工作。
對(duì)工業(yè)鉑溫度計(jì)進(jìn)行檢定分度的可行性，并與普遍采用的CVD方程給出的溫度—電阻關(guān)系計(jì)算結(jié)果相比較，進(jìn)而給出二者存在的差異，探討建立精密工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)的途徑與方法。通過對(duì)不同型號(hào)、不同廠家制造的多支工業(yè)鉑在不同溫區(qū)分別開展研究和分析，給出每支溫度計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、數(shù)據(jù)曲線及采用兩種不同方法分度所引起的測(cè)量誤差。
實(shí)驗(yàn)證明，ITS-1990溫標(biāo)的內(nèi)插方法用于工業(yè)鉑溫度計(jì)是可行的，與CVD方程用于工業(yè)鉑電阻檢定分度的計(jì)算方法相比，具有較好的準(zhǔn)確性和*性。此前，意大利和加拿大的國家計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了采用溫標(biāo)內(nèi)插公式研究工業(yè)鉑電阻分度方法的工作。
提高工業(yè)電阻測(cè)溫準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的傳統(tǒng)手段都在元件純度、封裝技術(shù)、制作流程上下功夫；則從計(jì)算方法上給出了新思路，為精密鉑電阻和工業(yè)鉑電阻在溫度量值傳遞和溯源體系的*奠定了基礎(chǔ)，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)鉑電阻的測(cè)溫領(lǐng)域。