熱電阻傳感器

熱電阻測温是基於金屬導體的電阻值隨温度的增加而增加這一特性來進行温度測量的。大多數熱電阻在温度升高1℃時電阻值將增加0.4% ~ 0.6%。熱電阻大都由純金屬材料製成，應用最多的是鉑和銅，此外，已開始採用鎳、錳和銠等材料製造熱電阻。

熱電阻傳感器主要是利用電阻值隨温度變化而變化這一特性來測量温度及與温度有關的參數。在温度檢測精度要求比較高的場合，這種傳感器比較適用。較為廣泛的熱電阻材料為鉑、銅、鎳等，它們具有電阻温度係數大、線性好、性能穩定、使用温度範圍寬、加工容易等特點。用於測量-200℃～+500℃範圍內的温度。並且隨着科技的發展熱電阻傳感器的測温範圍也隨着擴展，低温方面已成功地應用於1 ~ 3K的温度測量中，高温方面也出現了多種用於1000 ~ 1300℃的熱電阻傳感器 ^[1]  。

1.NTC熱電阻傳感器：

該類傳感器為負温度係數傳感器，即：傳感器阻值隨温度的升高而減小；

2.PTC熱電阻傳感器：

該類傳感器為正温度係數傳感器，即：傳感器阻值隨温度的升高而增大。

對熱電阻的安裝，應注意有利於測温準確,安全可考及維修方便，而且不影響設備運行和生產操作。要滿足以上要求，在選擇對熱電阻的安裝部位和插入深度時要注意以下幾點：

1、為了使熱電阻的測量端與被測介質之間有充分的熱交換，應合理選擇測點位置，儘量避免在閥門，彎頭及管道和設備的死角附近裝設熱電阻。

2、帶有保護套管的熱電阻有傳熱和散熱損失，為了減少測量誤差，熱電偶和熱電阻應該有足夠的插入深度：

(1)對於測量管道中心流體温度的熱電阻,一般都應將其測量端插入到管道中心處(垂直安裝或傾斜安裝)。如被測流體的管道直徑是200毫米，那熱電阻插入深度應選擇100毫米。

(2)對於高温高壓和高速流體的温度測量(如主蒸汽温度)，為了減小保護套對流體的阻力和防止保護套在流體作用下發生斷裂，可採取保護管淺插方式或採用熱套式熱電阻，淺插式的熱電阻保護套管，其插入主蒸汽管道的深度應不小於75mm；熱套式熱電阻的標準插入深度為100mm；

(3)假如需要測量是煙道內煙氣的温度，儘管煙道直徑為4m，熱電阻插入深度1m即可。

(4)當測量原件插入深度超過1m時，應儘可能垂直安裝，或加裝支撐架和保護套管 ^[2]  。

熱電阻是利用物質在温度變化時，其電阻也隨着發生變化的特徵來測量温度的。當阻值變化時，工作儀表便顯示出阻值所對應的温度值。

熱電阻傳感器是利用導體或半導體的電阻率隨温度的變化而變化的原理製成的。鉑屬貴重金屬,具有耐高温、温度特性好、使用壽命長等特點，因而得到廣泛應用。

鉑電阻阻值與温度之間的關係是非線性，即Rt = R0 ( I +αt +βt2 ) ( t在0～630℃之間)

(1)式中：Rt —鉑熱電阻的電阻值，Ω；R0 —鉑熱電阻在0℃時的電阻值，R = 100Ω；α—一階温度係數，α = 3.908 ×10 -3 ( ℃)β—二階温度係數，β = 5.802 ×10 -7 ( ℃)在實際測温電路中，測量的是鉑電阻的電壓量，因而需由鉑熱電阻的電阻值推導出相應的電壓值與温度之間的函數關係，即Ut = f (Rt ) = f[ f ( t) ]。

(2)從而計算出(即測量)實際的温度。

①測量精度高；熱電阻傳感器之所以有較高的測量精度，主要是一些材料的電阻温度特性穩定，復現性好。其次，與熱電偶相比，它沒有參比端誤差問題；

②有較大的測量範圍，尤其在低温方面；

③易於使用在自動測量和遠距離測量中。

現代汽車中，裝備有各種新型的電子控制設備，這些設備使用各種熱敏電阻作為傳感元件，温度傳感器就是其中一種。温度傳感器廣泛的應用於控制氣缸加熱和冷卻温度、進氣與排氣温度以及空調温度等 ^[3]  。