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熱電阻的測溫原理
從物理學(xué)中我們知道，導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)的電阻值是隨著溫度的變化而變化的，一般說來，它們之間有如下關(guān)系，即
通常用電阻溫度系數(shù)α來描述電阻值隨著溫度變化而變化這一特性，它的定義是：在某一溫度間隔內(nèi)，溫度變化1℃時(shí)的電阻相對變化量，單位為1/℃。根據(jù)定義，α可用下式表示：
金屬導(dǎo)體的電阻一般隨溫度升高而增大，α為正值，稱為正的電阻溫度系數(shù)。用于測溫的半導(dǎo)體材料的α為負(fù)值，即具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)。各種材料的α值并不相同，對純金屬而言，一般為0.38％～0.68％左右。它的大小與導(dǎo)體本身的純度有關(guān)，α越大，導(dǎo)體材料的純度越高。通常用電阻比
來表示材料的純度，
代表在1OO℃時(shí)的電阻值，
代表在0℃時(shí)的電阻值。而半導(dǎo)體的電阻值卻隨著溫度的升高而減少，在2O℃左右，溫度每變化1℃，其電阻值要變化-2～-6%。若能設(shè)法測出電阻值的變化，就可相應(yīng)地確定溫度的變化，達(dá)到測溫的目的。電阻溫度計(jì)就是利用導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)的電阻值隨著溫度變化這一特性來進(jìn)行溫度測量的。即把溫度變化所引起導(dǎo)體電阻變化，通過測量橋路轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后送入顯示儀表以指示或記錄被測溫度。
由上述可知，熱電阻溫度計(jì)和熱電偶溫度計(jì)的測量原理是不同的。熱電偶溫度計(jì)是把溫度的變化通過測溫元件熱電偶轉(zhuǎn)換為熱電勢的變化來測量溫度的,而熱電阻溫度計(jì)則是把溫度的變化通過測溫元件熱電阻轉(zhuǎn)換為電阻值的變化來測量溫度的。
熱電阻溫度計(jì)適用于測量-200～+850℃低溫范圍內(nèi)液體、氣體、蒸汽及固體表面溫度，它和熱電偶溫度計(jì)一樣，也具有遠(yuǎn)傳、自動記錄和多點(diǎn)測量等優(yōu)點(diǎn)。此外，它的輸出信號大，測量準(zhǔn)確，所以在1990年溫標(biāo)(ITS-90)中規(guī)定：13.8033K～961.78℃溫區(qū)內(nèi)以鉑電阻溫度計(jì)作為基準(zhǔn)器。
2.5.2 熱電阻的材料和要求
熱電阻測溫的機(jī)理是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的性質(zhì)，但不是所有導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料都可以作為測量元件，還得從其它方面的性能來考慮和選擇，對熱電阻材料的要求有：
1.物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，測量精度高，抗腐蝕，使用壽命長。
2.電阻溫度系數(shù)要大，即靈敏度要高。
3.電阻率要高，以使熱電阻的體積較小，減小測溫的時(shí)間常數(shù)。
4.熱容量要小，使電阻體熱惰性小，反應(yīng)較靈敏。
5.線性好，即電阻與溫度關(guān)系成線性或?yàn)槠交€。
6.易于加工，價(jià)格便宜，降低制造成本。
7.復(fù)現(xiàn)性好，便于成批生產(chǎn)和部件互換。