熱電阻

　　熱電阻（thermal resistor）是中低溫區最常用的一種溫度檢測器。熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。它的主要特點是測量精度高，性能穩定。其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應用于工業測溫，而且被制成標準的基準儀。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應用最多的是鉑和銅，此外，現在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。金屬熱電阻常用的感溫材料種類較多，最常用的是鉑絲。工業測量用金屬熱電阻材料除鉑絲外，還有銅、鎳、鐵、鐵—鎳等。

　　工作原理

　　熱電阻的測溫原理是基于導體或半導體

　　的電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度及與溫度有關的參數。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應用最多的是鉑和銅，現在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。熱電阻通常需要把電阻信號通過引線傳遞到計算機控制裝置或者其它二次儀表上。

　　主要種類

　　普通型熱電阻

　　從熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測量的，因此，熱電阻體的引出線等各種導線電阻的變化會給溫度測量帶來影響。

　　鎧裝熱電阻

　　鎧裝熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅實體，它的外徑一般為φ2--φ8mm，最小可達φmm。與普通型熱電阻相比，它有下列優點：

　　1、體積小，內部無空氣隙，熱慣性上，測量滯后?。?/p>

　　2、機械性能好、耐振，抗沖擊；

　　3、能彎曲，便于安裝；

　　4、使用壽命長。

　　端面熱電阻

　　端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制，緊貼在溫度計端面。它與一般軸向熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測端面的實際溫度，適用于測量軸瓦和其他機件的端面溫度。

　　隔爆型熱電阻

　　隔爆型熱電阻通過特殊結構的接線盒，把其外殼內部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發生的爆炸局限在接線盒內，生產現場不會引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla--B3c級區內具有爆炸危險場所的溫度測量。

　　測溫原理

　　熱電阻的測溫原理與熱電偶的測溫原理不同的是，

　　熱電阻是基于電阻的熱效應進行溫度測量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測量出感溫熱電阻的阻值變化，就可以測量出溫度。目前主要有金屬熱電阻和半導體熱敏電阻兩類。

　　金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關系式表示，即

　　Rt=Rt0［1+α（t-t0）］

　　式中，Rt為溫度t時的阻值；Rt0為溫度t0（通常t0=0℃）時對應電阻值；α為溫度系數。

　　半導體熱敏電阻的阻值和溫度關系為

　　Rt=AeB/t

　　式中Rt為溫度為t時的阻值；A、B取決于半導體材料的結構的常數。

　　相比較而言，熱敏電阻的溫度系數更大，常溫下的電阻值更高（通常在數千歐以上），但互換性較差，非線性嚴重，測溫范圍只有-50~300℃左右，大量用于家電和汽車用溫度檢測和控制。金屬熱電阻一般適用于-200~500℃范圍內的溫度測量，其特點是測量準確、穩定性好、性能可靠，在程控制中的應用極其廣泛。

　　工業上常用金屬熱電阻從電阻隨溫度的變化來看，大部分金屬導體都有這個性質，但并不是都能用作測溫熱電阻，作為熱電阻的金屬材料一般要求：盡可能大而且穩定的溫度系數、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具有穩定的化學物理性能、材料的復制性好、電阻值隨溫度變化要有間值函數關系（最好呈線性關系）。

　　.

　　1、K型熱電偶鎳鉻（鎳硅（鎳鋁）熱電偶）

　　K型熱電偶是抗氧化性較強的賤金屬熱電偶，可測量0～1300℃的介質溫度，適宜在氧化性及惰性氣體中連續使用，短期使用溫度為1200℃，長期使用溫度為1000℃，其熱電勢與溫度的關系近似線性，是目前用量最大的熱電偶。然而，它不適宜在真空、含硫、含碳氣氛及氧化還原交替的氣氛下裸絲使用;當氧分壓較低時，鎳鉻極中的鉻將擇優氧化，使熱電勢發生很大變化，但金屬氣體對其影響較小，因此，多采用金屬制保護管。

　　K型熱電偶缺點：

　?。?）熱電勢的高溫穩定性較N型熱電偶及貴重金屬熱電偶差，在較高溫度下（例如超過1000℃）往往因氧化而損壞;

　　（2）在250～500℃范圍內短期熱循環穩定性不好，即在同一溫度點，在升溫降溫過程中，其熱電勢示值不一樣，其差值可達2～3℃;

　?。?）其負極在150～200℃范圍內要發生磁性轉變，致使在室溫至230℃范圍內分度值往往偏離分度表，尤其是在磁場中使用時往往出現與時間無關的熱電勢干擾;

　　（4）長期處于高通量中系統輻照環境下，由于負極中的錳（Mn）、鈷（Co）等元素發生蛻變，使其穩定性欠佳，致使熱電勢發生較大變化。

　　2、S型熱電偶（鉑銠10-鉑熱電偶）

　　該熱電偶的正極成份為含銠10%的鉑銠合金，負極為純鉑。

　　其特點是：

　　（1）熱電性能穩定、抗氧化性強、宜在氧化性氣氛中連續使用、長期使用溫度可達1300℃，超達1400℃時，即使在空氣中、純鉑絲也將會再結晶，使晶粒粗大而斷裂;

　　（2）精度高，在所有熱電偶中準確度等級最高，通常用作標準或測量較高溫度;

　?。?）使用范圍較廣，均勻性及互換性好;

　　（4）主要缺點有：微分熱電勢較小，因而靈敏度較低;價格較貴，機械強度低，不

　　適宜在還原性氣氛或有金屬蒸汽的條件下使用。

　　3、E型熱電偶（鎳鉻-銅鎳［康銅］熱電偶）

　　E型熱電偶為一種較新產品，正極為鎳鉻合金，負極為銅鎳合金（康銅）。其最大特點是在常用的熱電偶中，其熱電勢最大，即靈敏度最高;它的應用范圍雖不及K型偶廣泛，但在要求靈敏度高、熱導率低、可容許大電阻的條件下，常常被選用;使用中的限制條件與K型相同，但對于含有較高濕度氣氛的腐蝕不很敏感。

　　4、N型熱電偶（鎳鉻硅-鎳硅熱電偶）

　　該熱電偶的主要特點：在1300℃以下調溫抗氧化能力強，長期穩定性及短期熱循環復現性好，耐核輻射及耐低溫性能好，另外，在400～1300℃范圍內，N型熱電偶的熱電特性的線性比K型偶要好;但在低溫范圍內（-200～400℃）的非線性誤差較大，同時，材料較硬難于加工。

　　5、J型熱電偶（鐵-康銅熱電偶）

　　J 型熱電偶：該熱電偶的正極為純鐵，負極為康銅（銅鎳合金），具特點是價格便宜，適用于真空氧化的還原或惰性氣氛中，溫度范圍從-200～800℃，但常用溫度只在500℃以下，因為超過這個溫度后，鐵熱電極的氧化速率加快，如采用粗線徑的絲材，尚可在高溫中使用且有較長的壽命;該熱電偶能耐氫氣（H2）及一氧化碳（CO）氣體腐蝕，但不能在高溫（例如500℃）含硫（S）的氣氛中使用。

　　6、T型熱電偶（銅-銅鎳熱電偶）

　　T型熱電電偶：該熱電偶的正極為純銅，負極為銅鎳合金（也稱康銅），其主要特點是：

　　在賤金屬熱電偶中，它的準確度最高、熱電極的均勻性好;它的使用溫度是-200～350℃，因銅熱電極易氧化，并且氧化膜易脫落，故在氧化性氣氛中使用時，一般不能超過300℃，在-200～300℃范圍內，它們靈敏度比較高，銅-康銅熱電偶還有一個特點是價格便宜，是常用幾種定型產品中最便宜的一種。

　　7、R型熱電偶（鉑銠13-鉑熱電偶）

　　該熱電偶的正極為含13%的鉑銠合金，負極為純鉑，同S 型相比，它的電勢率大15%左右，其它性能幾乎相同，該種熱電偶在日本產業界，作為高溫熱電偶用得最多，而在中國，則用得較少。