热电阻温度传感器的原理与应用

发布时间:2016-11-17  发布者:利坤电子

金属都具有晶体结构,正离子按照   的方式排列形成各种晶格,从原子中分离出来的电子,可以在晶格间做自由无规则的热运动。自由电子在晶格间的运动速度非常的快,运动又是杂乱无章的。自由电子的热运动速度是变化的,它的速度与温度有着密切的关系。温度越高其运动的速度越快,自由电子布满了整个金属体,这与密封在容器里的气体分子非常相似。它的热运动速度与温度的关系类似理想气体,当金属导体中有电场存在时,每个自由电子都受电场力的作用。当温度升高时,无规则的热运动节奏加快,导致了金属电阻率的增加。所以,金属导体电阻随温度升高而变大。因为金属材料的电阻值会随温度的变化而改变,并呈现出   的函数关系,利用这一特性制成温度传感器来进行温度测量。热电阻传感器就是用金属导体或金属氧化物做测温介质,利用随温度而变化的电阻值作为测温量。
  工业铂热电阻的温度范围为-200至850℃,工业铜热电阻适用于-50至150℃。都是由接线盒、接线柱、接线座、保护管、内引线及感温元件组成。制造热电阻的丝材一般为属,如铂、铜、镍、钨、锢等。虽然有很多导体的电阻随着温度的变化而变化,但并不是所有的材料都能用来制造热电阻。根据现场实际测量温度的需要,用来制造热电阻的材料有如下要求:
  (1)大的电阻温度系数。即温度每变化1℃时,金属相应的阻值变化要尽量大一些,这样比较容易被电测仪表反映出来。
  (2)大的电阻率。在   的温度下,导体的电阻除了和导体祠料有关,还与导体的长度成正比,与导体的横截面积成反比;当电阻值   时,热电阻丝的电阻率越大,则可用较短的热电阻丝制成热电阻,从而使热电阻传感器的体积减小。体积小的热电阻,热容量小,其热响应时间也变小,因此在测量温度时,对温度的变化反应   。
  (3)电阻与温度关系特性好。热电阻丝的电阻值与温度的关系包括两个方面:一是要求在整个温度测量范围内,其电阻与温度关系   好是呈线性关系,或者只需要一个方程式,即电阻值和温度的关系是单值函数;二是要求同一种材料,每批材料都应符合它的电阻值与温度关系特性要求,也就是同一种材料的复现性或复制性好。
  (4)物理化学性能稳定且容易提纯。在整个温度测量范围内要求其物理化学性能很稳定,不易被氧化或和周围介质发生任何作用。因为制造热电阻的材料非常的细,当它的截面稍有缩小时,电阻将明显增大,使所测得的温度偏大,从而引入过大的误差。
  (5)测温范围要宽、、膨胀系数与骨架材料有较好的匹配性。

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