1、何謂熱電阻
熱電阻(http://m.rjxysw.com/product/list_80.html)是指利用金屬或金屬氧化物其電阻值更具溫度變化而發(fā)生改變的特性，通過測量電阻從而測量溫度的一種傳感器，它也被稱為RTD(Resistance Temperature Detector)。使用的金屬一般采用特性穩(wěn)定且較易獲取的鉑(Pt100)。它已列入JIS-C1604標準。因此，也為各熱電阻制造商間通用。現(xiàn)在，熱電阻和熱電偶一樣是最為常見的一種溫度傳感器。
2、熱電阻的特點
熱電阻用來對溫度做出高精度測量。
■ 可高精度測量溫度
■ 可測量低溫度
這是熱電阻兩大優(yōu)點。同時，它又是一種不適合測量高溫的傳感器。一般來講熱電阻用來測量300℃以下的溫度，而熱電偶則用來測量工業(yè)爐等的高溫溫度。
3、熱電阻的原理
熱電阻元件的電阻值根據(jù)溫度變化會產(chǎn)生一定比例的變化，讓一定電流通過電阻元件，并使用測量器測量電阻元件兩端的電壓，然后按照歐姆定律U=I×R計算出電阻值，從而推到出溫度大小。
【參考】Pt100分度表
第二章 熱電阻的選擇
1、按照電阻元件進行選擇
測溫電阻體可大致分為以下四類：
下面描述各種測溫電阻體的特征
【Pt100鉑熱電阻】
由于Pt100溫度影響下的電阻值變化較大，且穩(wěn)定性和精度較高，因而被廣泛用于工業(yè)測量。
鉑電阻大致可分為以下三類
Pt100使用得最廣泛。雖然IEC標準中對Pt10做出了規(guī)定，Pt10被添加到JIS標準中，但實際上幾乎不被使用。1989年以前，JPt100在JIS標準上的名稱為舊Pt100。1989年對JIS標準進行了修正，當時按照IEC標準制定新Pt100(如今的Pt100)，將舊Pt100改為JPt100這一符號后繼續(xù)沿用(為了避免市場混亂)，19971年修正JIS時將其廢止。
【銅熱電阻】
溫度特性偏差小，價格便宜。但是，由于其電阻率(固有電阻)較小，體積上無法實現(xiàn)小型化。此外，由于在高溫下容易氧化，它的使用上限溫度為+180。
【鎳熱電阻】
每1的電阻值變化較大，價格低廉。
但是，鎳熱電阻在+300左右存在臨界點，因而其使用上限溫度較低。
【鉑鈷熱電阻】
鎳鈷熱電阻是一種將鉑鈷合金用于電阻元件的傳感器，用來測量極低溫度
2、按照熱電阻精度進行選擇
JIS標準中已規(guī)定將測溫熱電阻的精度作為“相對于測量溫度計的允許誤差”
3、按照熱電阻內(nèi)部導線的連線方式進行選擇
熱電阻內(nèi)部導線的連線方式有2線制、3線制和4線制三種。
【兩線制熱電阻】
它是一種在電阻元件兩端各連結(jié)1根導線的連結(jié)方式。價格低廉，但由于是將導線原封不動地作為電阻值進行計算，需要預先調(diào)節(jié)導線電阻值進行修正。因此這種連線方式不實用。
【三線制熱電阻】
它是最常見的連線方式，它是一種在電阻元件氣筒一端連接2根導線，在另一端連接1根導線的連接方式。其特點是，當3根導線的長度、材質(zhì)、線徑以及電阻相同時，可以不受導線電阻的影響。
【四線制熱電阻】
它是一種在電阻元件兩端各連接2根導線的連線方式。價格高昂，但從測量原理上來說可以完全不受導線電阻的影響。
補充知識 為什么3線制熱電阻不受導線電阻的影響？
如圖所示，3線制熱電阻的電阻元件一端連接2根導線，另一端連接1根導線。將電阻元件的電阻值設定為R，將3根導線電阻設為R1、R2、R3(R1=R2=R3)，規(guī)定電流的流向為ABC。(由于B和C為同電位，因不會流向R2)。
連線到3線制熱電阻體的顯示儀表，此時會測量AB間電壓和BC間電壓，然后將兩者的差額計算為測量值。
由于流動的電流值為固定不變，如果流經(jīng)各電阻的電壓設定為：R:V R1、R3：V1時，則(BC間電壓)-(AB間電壓)=(V+V1)-V1=V， 所以說3線制熱電阻可以不受導線電阻的影響。
4、按照熱電阻構(gòu)造進行選則
【裝配式熱電阻】
將內(nèi)部導線連接到電阻元件并放入保護管，按照端子后進行使用，這是裝配式熱電阻最基本的結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點是可以選擇不同按照形式和不同材質(zhì)保護管，可以適用于一般環(huán)境或耐腐蝕環(huán)境測溫，此外價格低廉，使用方便。但是和鎧裝熱電阻相比較，也具有體積較大、響應速度慢的缺點。
【鎧裝熱電阻】
鎧裝熱電阻是在金屬細管(鎧裝)、內(nèi)部導線和電阻元件之間填充高純度MgO(氧化鎂)，然后進行一體化加工。鎧裝熱電阻體型細長，鎧裝內(nèi)不存在空氣層，響應迅速是其最大優(yōu)點。此外，他的好處還在于可以自由彎曲形狀，縮細外徑。
補充知識 什么是“雙支元件”？
測溫熱電阻的電阻元件部分有時也成為元件。
通常，一個測溫熱電阻的內(nèi)部只存在1個電阻元件，我們將它成為單元件。
■ 希望提高對于內(nèi)部導線斷線等故障的可靠性時
■ 用于希望在多個設備(比如記和溫控儀錄儀等)上顯示相同測量值并進行記錄時。
第三章 熱電阻使用注意事項
1、注意內(nèi)部導線導致的誤差
測溫熱電阻精確測量內(nèi)部電阻元件的電阻值，從而計算出溫度。因此，需盡可能避免導線電阻帶來的影響。無論3線制或4線制接線方式，必須確保導線的材質(zhì)、外徑、長度以及電阻值相同，并且不存在溫度梯度。
補充知識 熱電阻可以延長嗎？
可以。使用測溫熱電阻專用連接導線。
需要使用長導線時，為了避免產(chǎn)生誤差，請確認導線每1米的電阻值。
請在記錄儀的輸入信號源電阻的范圍內(nèi)進行選擇。
2、注意熱電阻插入深度導致的誤差
如果測溫熱電阻的測溫部分未設定成語測溫對象同等的溫度，則無法取得正確溫度。
無論是裝配式熱電阻還是鎧裝熱電阻，插入深度請控制在約為外徑的15到20倍的程度。
3、注意自我加熱導致的誤差
使用測溫熱電阻時，會在測溫熱電阻上流通規(guī)定電流以獲取溫度，此時產(chǎn)生的焦耳熱會導致測溫熱電阻自身加熱。我們稱其為“自我加熱”。自我加熱與規(guī)定電流值的2乘方成比例(同時也依賴于熱電阻的構(gòu)造和環(huán)境)，比例較大則會導致精度上的誤差。JIS標準中將0.5mA、1mA、2mA列為規(guī)定電流，一般來說熱電阻會符合任一規(guī)定電流以保證精度，因此只要是規(guī)格中記載的規(guī)定電流就無需擔心自我加熱。
4、注意熱電阻的規(guī)定電流
熱電阻的規(guī)定電流由規(guī)格決定。
請勿流通規(guī)格中所記載的規(guī)定電流值之外的電流值。
如果流通不同的電流值，有可能產(chǎn)生系列問題：
①發(fā)熱量變化導致測量誤差。
②規(guī)定電流值變化導致測量電壓值隨之變化，顯示錯誤溫度。
5、1支熱電阻不能同兩臺儀表并聯(lián)
將1根熱電阻并聯(lián)到多臺顯示儀表時，請使用雙元件類型；使用單元件類型時，請務必在每臺儀表上準備1根熱電阻。
并聯(lián)時的問題是什么？
顯示儀表在熱電阻上流通規(guī)定電流，測量電阻兩端產(chǎn)生的電壓。并聯(lián)連線時，從2臺顯示儀表上提供規(guī)定電流，因而無法獲得正確的電壓值。所以1支熱電阻不同并聯(lián)到兩臺儀表。
6、注意連接至顯示儀表的導線連接位置
請對顯示儀表進行正確連線。如果連線錯誤，則顯示錯誤溫度。下圖顯示了將三線制熱電偶連接至顯示儀表的連線方法。
①參考 2線制熱電阻連接到測量顯示儀表(顯示儀表為3線制輸入接法)的連線方法
②參考 3線制熱電阻連接到測量顯示儀表(顯示儀表為3線制輸入接法)的連線方法
③參考 4線制熱電阻連接到測量顯示儀表(顯示儀表為3線制輸入接法)的連線方法
《溫度測量的精髓之熱電阻測量篇》由昌暉儀表編寫，文章內(nèi)容發(fā)布前經(jīng)昌暉儀表制造有限公司研究和評審，內(nèi)容有變更，恕不另行通知。
