授课教师：王轶卿几种接触式测温方法3.2.1 温度测量概述——热膨胀式测温3.2.2 热电偶温度计3.2.3 热电阻温度计钨丝灯泡 100W 测量钨丝灯泡冷态阻值 87.41Ω 额定电阻是多少？ 额定电阻 >>冷态电阻?温度升高 电阻变大热电阻温度计：（一）测温原理：根据金属导体或半导体的电阻值随温度变化的性质，将电阻值的变化转换为电信号，从而达到测温的目的。

（二）热电阻材料与温度的关系①电阻温度系数α定义②温度特性◆正温度特性（正电阻温度系数）金属◆负温度特性（负电阻温度系数）半导体电阻比：表征热电阻特性的基本参数，与材料纯度有关。

（三）热电阻材料选取用于制造热电阻的材料，要求:(1)电阻率大，使体积小(2)电阻温度系数要大;(3) 热容量、热惯性要小;(4) 电阻与温度的关系最好近于线性；(5) 材料的物理、化学性质要稳定，复现性好，易提纯;(6) 价格尽可能便宜。

（四）热电阻测温的特点优点: 信号灵敏度高、易于连续测量、可以远传、无需冷端处理；其中，金属热电阻稳定性高、互换性好、准确度高，可以用作基准仪表。

缺点: 需要电源激励、有自热现象；测温上限低于热电偶，感温部分尺寸较大，反应速度较热电偶慢抗机械冲击与震动性能略差工业热电阻铠装热电阻（五）常用热电阻常用热电阻种类主要有铂电阻、铜电阻和半导体热敏电阻。

1、铂电阻的电阻率较大，电阻—温度关系呈非线性，但测温范围广，精度高，且材料易提纯，复现性好；在氧化性介质中，甚至高温下，其物理、化学性质都很稳定。

◆国标ITS-90规定，在13.8033—1234.93 K温度范围内，以铂电阻温度计作为基准温度仪器。

◆铂的纯度用百度电阻比W100表示。

W100:铂电阻在100℃时电阻值R100与0℃时电阻值R0之比，即W100＝R100／R0。

W100越大，其纯度越高。

目前技术已达到W100＝1.3930，其相应的铂纯度为99.9995％。

国标ITS-90规定，作为标准仪器的铂电阻W100应大于1.3925。

一般工业用铂电阻的W l00应大于1.3850。

◆目前工业用铂电阻分度号为Pt100和Pt10，其中Pt100更为常用；而Pt10是用较粗的铂丝制作的，主要用于600℃以上的测温。

◆温度为0℃时，Pt l00的电阻值为100Ω, Pt l0的电阻值为10Ω。

◆铂电阻测温范围通常最大为-200℃～850℃。

在550℃以上高温只适合在氧化气氛中使用。

真空和还原气氛将导致电阻值迅速漂移。

◆铂电阻与温度的关系：-200<t<0, R(t)=R0[1+At+Bt2+ C (t-100) t3]0≤t≤850, R(t)=R0[1+At+Bt2]式中：R0—温度为0℃时铂热电阻的电阻值（Pt l00：100Ω，Pt l0：10Ω）；R(t)—温度为t℃时铂热电阻的电阻值；A=3.90802×10-3；B=-5.8019×10-7；C=-4.2735×10-12；◆作为热电阻丝材料应具备如下条件：①电阻温度系数大、线性好、性能稳定；②使用温度范围广、加工方便；③固有电阻大，互换性好，复制性强。

能够满足上述要求的丝材，最好是纯铂丝。

◆我国纯铂丝品种及应用范围如表所示。

品种代号适用范围1号铂丝2号铂丝3号铂丝4号铂丝5号铂丝P t1P t2P t3P t4P t5制造标准铂电阻温度计制造A级允差工业铂热电阻制造B级允差工业铂热电阻标准铂电阻温度计引线工业铂电阻温度计引线2.铜电阻◆铜电阻的电阻值与温度的关系几乎呈线性，其材料易提纯，价格低廉；◆电阻率较低（仅为铂的1/2左右）而体积较大，热响应慢；◆铜在250℃以上的温度环境下本身易于氧化，故通常工业用铜热电阻（分度号分别为Cu50和Cu l00）一般其工作温度范围为-40℃～120℃。

◆电阻值与温度的关系为：当-50≤t≤150时, R(t)=R0(1+At+Bt2+Ct3)式中: R0—温度为0℃时铜热电阻的电阻值（Cu l00:100Ω，Cu50:50Ω）；R(t)—温度为t时铜热电阻的电阻值；A=4.28899×10-3; B=-2.133×10-7; C=1.233×10-9。

3.半导体热敏电阻适用于在低温段-50—350℃左右的范围、测温要求不高的场合，目前世界各国，特别是工业化国家，采用半导体热敏元件制作的温度传感器，已大量用于各种温度测量、温度补偿及家电、汽车等要求不高的温度控制。

（1）热敏电阻的优点：①灵敏度高，其灵敏度比热电阻要大1～2个数量级；由于灵敏度高，可大大降低后面调理电路的要求；②标称电阻规格多样，有几欧到十几兆欧之间的不同型号规格，不仅能很好地与各种电路匹配，而且远距离测量时几乎无需考虑连线电阻的影响；③体积小，最小珠状热敏电阻直径仅0.1～0.2mm，可用来测量“点温”。

④热惯性小，响应速度快，适用于快速变化的测量场合；⑤结构简单、坚固，能承受较大的冲击、振动；采用玻璃、陶瓷等材料密封包装后，可应用于有腐蚀性气氛等恶劣环境；⑥资源丰富，制作简单，可方便地制成各种形状，易于大批量生产，成本和价格十分低廉。

（2）热敏电阻的主要缺点：①阻值与温度的关系非线性严重；②元件的一致性差，互换性差；③元件易老化，稳定性较差；④除特殊高温热敏电阻外，绝大多数热敏电阻仅适合0～150℃范围。

（六）热电阻的结构1.工业热电阻的基本结构：热电阻主要由感温元件、内引线、保护管3部分组成。

通常还具有与外部测量及控制装置、机械装置连接的部件。

热电阻感温元件是用来感受温度的电阻器，是热电阻的核心部分，由电阻丝及绝缘骨架构成。

（P125）接线盒装配式热电阻Pt100微型高温铂热电阻Pt 100 薄膜热电阻Pt 1000 响应时间：s铠装式热电阻 铜热电阻隔爆式热电阻Cu 1002.绝缘骨架绝缘骨架是用来缠绕、支承或固定热电阻丝的支架。

它的质量将直接影响电阻的性能。

因此，作为骨架材料应满足如下要求：①在使用温度范围内，电绝缘性能好；②热膨胀系数要与热电阻相近；③物理及化学性能稳定，不产生有害物质污染热电阻丝；④足够的机械强度及良好的加工性能；⑤比热小，热导率大。

目前常用的骨架材料有云母、玻璃、石英、陶瓷等。

◆云母骨架感温元件的结构特点是：抗机械振动性能强，响应较快。

很久以来多用云母作骨架。

缺点：云母是天然物质，其质量不稳定；即使是优质云母，在600℃以上也要放出结晶水并产生变形。

所以，使用温度宜在500℃以下。

云母骨架感温元件，因其电阻丝并非完全固定，故受热后引起电阻变化小，电阻性能比较稳定，但其体积较大，不适宜在狭小场所进行测量，并且响应时间较长。

◆玻璃骨架感温元件其特点是：体积小，响应快、抗振性强，在使用中不产生形变，但必须选取与电阻丝具有相同膨胀系数的玻璃作骨架。

否则，当温度变化时引起膨胀或收缩，就会改变热电阻的性能。

感温元件较通用的尺寸是外径为1~4mm，长度为10~40mm。

这种玻璃骨架的软化点约为450℃，最高安全使用温度为400℃，而且，低温到4K仍然可用。

◆陶瓷骨架感温元件的特点是：体积小、响应快、绝缘性能好，使用温度上限可达960℃。

陶瓷骨架的缺点是机械强度差，不易加工。

3. 热电阻的引线内引线：热电阻出厂时自身具备的引线，其功能是将感温元件引至接线盒，以便于与外部测量及控制装置相连接。

内引线通常位于保护管内。

保护管内温度梯度大，内引线要选用纯度高、不产生热电势的材料。

◆工业铂热电阻：中低温用银丝作引线，高温用镍丝。

这样既可降低成本，又能提高感温元件的引线强度；◆铜和镍热电阻：一般都用铜、镍丝作为内引线。

问：为了减少引线电阻的影响，内引线直径和热电阻丝的直径哪一个大？外引线：从热电阻接线盒到热电阻变送器或显示仪表的连接导线。

4.热电阻的温度检测系统（1）选择与热电阻配套的显示仪表或变送器，且显示仪表或变送器需具备非线性补偿功能；（2）配热电阻的显示仪表或变送器必有一个测量电桥，热电阻作为测量电桥的一个桥臂。

7.热电阻外引线的连接方式外引线电阻大小对测量结果有较大影响：Pt电阻，引线每增加5Ω 10o C误差热电阻的外引线有两线制、三线制及四线制三种：①两线制两线制：在热电阻感温元件的两端各连一根导线的引线形式。

两线制热电阻配线简单，安装费用低，但要带进引线电阻的附加误差。

因此，不适用于A级允差工业电阻,并且在使用时引线不宜过长。

a)接线示意图b)等效原理图图5 两线制的测温电桥②三线制三线制：在热电阻感温元件的一端连接两根引线，另一端连接一根引线。

测量电桥如右图所示，测量精度高于两线制。

目前三线制在工业检测中应用最广。

而且，在测温范围窄、导线长或导线途中温度易发生变化的场合必须考虑采用三线制。

a)示意图b)等效原理图图6 三线制热电阻测量电桥③四线制在热电阻感温元件的两端各连两根引线。

在高精度测量时，要采用四线制。

此种引线方式可以通过CPU定时控制继电器一对触点C和D的通断，改变测量热电阻中的电流方向，消除测量过程中的寄生电势影响。

a)示意图b)等效原理图图7.四线制热电阻测量电桥应用1 热电阻测量温度——电烘箱温度测量外线电烘箱◆变压器绕组真空浸漆—绝缘漆 ◆红外线烘干 背景知识: ◆电烘箱内保持温度恒定 烘干温度（100~130o C ）可控 需测量电烘箱内温度生产小型电源变压器（4）铂热电阻：有铠装式、装配式、隔爆式等 （1）水银温度计：脆弱，不易产生电信号温度传感器的选择（2）热电偶：在200℃以下的热电动势较小，需冷端温度补偿。

（3）温度IC ：测温上限低于150℃ 本项目中绝缘漆蒸气属于可燃性气体温度传感器选型确定：隔爆式铂热电阻隔爆型铂热电阻温度控制器防爆型特点：◆接线盒压铸而成，有一定厚度和隔爆空间，机构强度高；◆采用密封圈进行密封◆厚壁保护管接触式温度检测仪表的使用1、正确选择测温位置能充分体现生产过程工艺装置或管道温度特性和测量要求的位置。

2、同等条件下尽可能缩小温度敏感元件和保护套管的体积3、正确安装以保证充分热交换（P135）小结：几种测温方法(P118)1、热膨胀式测温2、热电偶测温3、热阻式测温4、非接触式测温：辐射式、光电式、红外、比色5、智能型温度变送器(P135)习题:1.在相同的温度变化范围内，分度号Ｐｔ１００的热电阻比Ｐｔ１０的热电阻变化范围大，因而灵敏度较高．1.在相同的温度变化范围内，分度号Ｐｔ１００的热电阻比Ｐｔ１０的热电阻变化范围大，因而灵敏度较高．（TRUE）2.（1）一支分度号为Ｃｕ５０的热电阻，它在０℃时的电阻Ｒ０＝５０Ω．在２００℃时，它的电阻值Ｒｔ为多少欧？（2）一支分度号为Ｃｕ100的热电阻，在100℃时，它的电阻值Ｒｔ为多少欧？2.一支分度号为Ｃｕ５０的热电阻，它在０℃时的电阻Ｒ０＝５０Ω．在２００℃时，它的电阻值Ｒｔ为多少欧？解：精确计算，则根据公式Ｒｔ＝Ｒ０（１＋Ａｔ＋Ｂｔ２＋Ｃｔ３）式中ｔ—温度，已知ｔ＝２００℃；Ａ、Ｂ、Ｃ—分度常数，分别为Ａ＝４．２８８９９×10-3／℃，Ｂ＝－２．１３３×10-7／℃，Ｃ＝１．２３３×10-9／℃所以Ｒｔ＝５０（１＋４．２８８９９×０．００１×２００－２．１３３×10-7×４００００＋１．２３３×１０-9×８００００００）＝９２．９５６５Ω3.在热电阻温度计中，电阻和温度的关系是线性的吗？3.在热电阻温度计中，电阻和温度的关系是非线性的。