热电阻工作原理

热电阻工作原理

热电阻是中低温区惯用的一种测温元件。热电阻运用物质在温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的。热电阻的受热部分（感温元件）是用细金属丝均匀的缠绕在绝缘材料制成的骨架上，当被测介质中有温度梯度存在时，所测得的温度是感温元件所在范畴内介质层中的平均温度。它的重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最高。

热电阻的构造特点： 热电阻普通和显示仪表、统计仪表和电子调节器配套使用。它能够直接测量多个生产过程中从 -200℃ 至 600℃ 范畴内的液体、蒸汽和气体介质及固体表面的温度。

（ 1 ） WZ 系列装配热电阻：普通由感温元件、安装固定装置和接线盒等重要部件构成，含有测量精度高，性能稳定可靠等优点。实际运用中以 Pt100 铂热电阻运用最为广泛。

（ 2 ）隔爆型热电阻：隔爆型热电阻通过特殊构造的接线盒，把接线盒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，生产现场不会引发爆炸。

（ 3 ）端面热电阻：端面热电阻感温元件由特殊解决的电阻丝缠绕制成，紧贴在温度计端面。它与普通轴向热电阻相比，能更对的和快速地反映被测端面的实际温度，合用于测量表面温度。

热电阻是运用铂丝的电阻值随着温度的变化而变化这一基本原理设计和制作的，按0℃时的电阻值 R(℃)的大小分为 10 欧姆（分度号为 Pt10）和 100 欧姆（分度号为 Pt100） 等，测温范畴均为-200~850℃.10 欧姆铂热电阻的感温原件是用较粗的铂丝绕制而成，耐温性能明显优于 100 欧姆的铂热电阻，重要用于 650℃以上的温区：100 欧姆铂热电阻重要用于 650℃下列的温区，虽也可用于 650℃以上温区，但在 650℃以上温区不允许有 A级误差。100 欧姆铂热电阻的的分辨率比 10 欧姆铂热电阻的分辨率大 10 倍，对二次仪表的规定对应地一种数量级，因此在 650℃下列温区测温应尽量选用 100 欧姆铂热电阻。

感温元件骨架的材质也是决定铂热电阻[1]使用温区的重要因素，见的感温元件有陶瓷元件，玻璃元件，云母元件，它们是由铂丝分别绕在陶瓷骨架，玻璃骨架，云母骨架上再通过复杂的工艺加工而成。由于骨架材料本身的性能不同，陶瓷元件合用于 850℃下列温区，玻璃元件合用于 550℃下列温区。近年来市场上出现了大量的厚膜和薄膜铂热电阻感温元件，厚膜铂热电阻元件是用铂浆料印刷在玻璃或陶瓷底板上，薄膜铂热电阻元件是用铂浆料溅射在玻璃或陶瓷底板上，再经光刻加工而成，这种感温元件仅合用于-70~500℃温区，但这种感温元件用料省，可机械化大批量生产，效率高，价格便宜。

就构造而言，铂热电阻还能够分为工业铂热电阻和铠装铂热电阻。工业铂热电阻也叫装配铂热电阻，即是将铂热电阻感温元件焊上引线组装在一端封闭的金属管或陶瓷管内，再安装上接线盒而成；铠装铂热电阻是将铂热电阻元件，过渡引线，绝缘粉组装在不锈钢管内再经模具拉实的整体，含有坚实，抗震，可绕，线径小，使用安装方便等优点。

制造来源

解放早期，国内仅在沿海都市有几个修配厂。1956 年随着新中国 156 个大型建设项目的开工，我国从原来民主德国引进技术生产铂热电阻，由西安仪表厂独家生产。当时只有玻璃骨架，由于需要玻璃和铂丝的膨胀系数一致，玻璃委托北京玻璃厂生产。在计划经济时代，铂丝是稀有贵金属，是国家专控物资，由人民银行计划调配。随有了北玻拿玻璃 换铂丝，然后北玻掌握这项技术。随即是兄弟厂传帮带，上仪和川仪掌握这项技术。改革开放早期 80 年代，西仪的老一辈专家退休后回到家乡江苏运用这项技术办公司，随即星星之火成燎原。

PT100 铂热电阻国际精度原则

铂电阻 PT100 分度表

-50 度 80.31 欧姆

-40 度 84.27 欧姆

-30 度 88.22 欧姆

-20 度 92.16 欧姆

-10 度 96.09 欧姆

0 度 100.00 欧姆 10 度 103.90 欧姆

20 度 107.79 欧姆

30 度 111.67 欧姆

40 度 115.54 欧姆

50 度 119.40 欧姆

60 度 123.24 欧姆

70 度 127.08 欧姆

80 度 130.90 欧姆

90 度 134.71 欧姆

100 度 138.51 欧姆

110 度 142.29 欧姆

120 度 146.07 欧姆

130 度 149.83 欧姆 140 度 153.58 欧姆

150 度 157.33 欧姆

160 度 161.05 欧姆

170 度 164.77 欧姆

180 度 168.48 欧姆

190 度 172.17 欧姆

200 度 175.86 欧姆

阻值会随着温度的匀速有规律的增加。

信号连接

热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件，普通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一次仪表上。工业用热电阻安装在生产现场，与控制室之间存在一定的距离，因此热电阻的引线对测量成果会有较大的影响。

现在热电阻的引线重要有三种方式

○ 1 二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制：这种引线办法很简朴，但由于连接导线必然存在引线电阻 r，r 大小与导线的材质和长度的因素有 关，因此这种引线方式只合用于测量精度较低的场合

○ 2 三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式普通与电桥配套使用，能够较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中的最惯用的。

○ 3 四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流 I，把 R 转换成电压信号 U，再通过另两根引线把 U 引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，重要用于高精度的温度检测。

热电阻采用三线制接法。采用三线制是为了消除连接导线电阻引发的测量误差。这是由于测量热电阻的电路普通是不平衡电桥。热电阻作为电桥的一种桥臂电阻，其连接导线

（从热电阻到中控室）也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电阻是未知的且随环境温度变化，造成测量误差。采用三线制，将导线一根接到电桥的电源端，其它两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，这样消除了导线线路电阻带来的测量误差。

系统构成

（1） 热电阻测温系统普通由热电阻、连接导线和显示仪表等构成。必须注意下列两点：

①热电阻和显示仪表的分度号必须一致

②为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采用三线制接法。具体内容参见本篇第三章。 （2） 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，它的外径普通为 φ1~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。

（3） 端面热电阻 端面热电阻感温元件由特殊解决的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面。它与普通轴向热电阻相比，能更对的和快速地反映被测端面的实际温度，合用于测量轴瓦和其它机件的端面温度。

（4） 隔爆型热电阻 隔爆型热电阻通过特殊构造的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影 电阻体的断路修理必然要变化电阻丝的长短而影响电阻值，为此更换新的电阻体为好，若采用焊接修理，焊后要校验合格后才干使用。

铂电阻容易出现短路、断路及软故障。需根据现场的现象进行判断。