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[总结]熱電阻的分类和安装以及优缺点

发布日期:2014-06-27 14:15:52  来源:  作者:  浏览次数:
【導讀】: 熱電阻的分类和安装以及优缺点 熱電阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合,这种传感器比较适用......

 熱電阻的分类和安装以及优缺点

 
熱電阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合,这种传感器比较适用。熱電阻传感器具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃~+500℃范围内的温度。熱電阻是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。熱電阻大都由纯金属材料制成,目前应用非常多的是铂和铜,此外,现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造熱電阻。
 
一、熱電阻传感器分类熱電阻传感器按不同的分类方式可以分为多种。
 
按材料分爲2種:
 
熱電阻传感器可分为金属熱電阻式和半导体熱電阻式两大类,前者简称熱電阻,后者简称热敏电阻。
 
按結構分爲3種:
 
普通型熱電阻、铠装熱電阻、薄膜熱電阻。
 
按用途分:
 
工业用熱電阻、精密标准电阻。ntc熱電阻传感器:该类传感器为负温度系数传感器,即,传感器阻值随温度的升高而减小;ptc熱電阻传感器:该类传感器为正温度系数传感器,即,传感器阻值随温度的升高而增大。
 
以下是按照第一类来介绍熱電阻传感器。
 
1.金属熱電阻传感器目前较为广泛应用的熱電阻材料是铂、铜、镍、铁和铑铁合金等,而常用的是铂、铜,他们的电阻温度系数在范围内。
 
作为测温用的熱電阻材料,希望电阻温度系数要大,以提高熱電阻的灵敏度;电阻率尽可能大,以便减小电阻体尺寸;热容量要小,以便提高熱電阻的响应速度;在测量范围内,应具有稳定的物理和化学性能;电阻与温度的关系非常好接近于线性;应有良好的可加工性,且价格便宜。在铂、铜中,铂的性能非常好,采用特殊的结构可以制成标准温度计,它的适用范围为;铜电阻价廉并且线性较好,但温度高易氧化,故只适用于温度较低的环境中,目前已逐渐被铂电阻所取代。
 
2、铂熱電阻鉑材料的優點爲:
 
物理、化學性能極爲穩定尤其是耐氧化能力很強,並且在很寬的溫度範圍內(1200℃以下)均可保持上述特性;易于提純,複制性好,有良好的工藝性,可以制成極細的鉑絲或極薄的鉑箔;電阻率較高。
 
缺點是:電阻溫度系數較小;在還原介質中工作時易被沾汙變脆;價格較高。
 
3.铜熱電阻
 
铜熱電阻铂金属贵重,因此在一些测量精度要求不高且温度较低的场合,普遍地采用铜熱電阻来测量-50~+150℃的温度。
 
铜熱電阻有以下特点:
 
在上述使用的溫度範圍內,阻值與溫度的關系幾乎呈線性關系,即可近似
 
1.電阻溫度系數比鉑高,而電阻率則比鉑低。
 
2.容易提純,加工性能好,可拉成細絲,價格便宜。
 
3.易氧化,不宜在腐蝕性介質或高溫下工作。
 
4、铠装熱電阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈 钢套管组合而成的坚实体,它的外径一般为2�9�18mm。铠装熱電阻 的感温元件可以是铂丝,也可以是铜丝。与普通型熱電阻相比,它的优点是:①体积小,内部无空气隙,热惯性小,测量滞后小;②机械性能好、耐振,抗冲 击;③能弯曲,便于安装;④不易被有害介质腐蚀,使用寿命长。
 
5、端面熱電阻感温元件由特殊处理的电阻丝绕制而成,紧贴在温度计端面上。与一般轴向 熱電阻相比,它能更正确和快速地反映被测端面的实际温度,适用于测量轴瓦和其他机件的 端面温度。
 
用于测量端面温度的熱電阻有以下几种:
 
(1)端面铜熱電阻。端面铜熱電阻的型号为WZCM,如WZCM-001端面铜熱電阻(分 度号为Cu50),其结构如图3-38所示,引出线为耐油、耐温的聚四氟乙烯绝缘导线,采用 三线制引出,外面套以金属屏蔽,其长度L有500、1000、1500、2000、2500、3000、 3500、4000、4500、5000、5500、6000mm等多种。
 
(2)端面铂熱電阻。端面铂熱電阻的型号为WZPM,如WZPM-2012端面铂热电豳 (分度号为PtlOO),其外形尺寸见图3-39。
 
二、熱電阻传感器
 
安装要求对熱電阻的安装,应注意有利于测温准确,安全可考及维修方便,而且不影响设备运行和生产操作.要满足以上要求,在选择对熱電阻的安装部位和插入深度时要注意以下几点:
 
1、为了使熱電阻的测量端与被测介质之间有充分的热交换,应合理选择测点位置,尽量避免在阀门,弯头及管道和设备的死角附近装设熱電阻.
 
2、带有保护套管的熱電阻有传热和散热损失,为了减少测量误差,熱電偶和熱電阻应该有足够的插入深度:
 
(1)对于测量管道中心流体温度的熱電阻,一般都应将其测量端插入到管道中心处(垂直安装或倾斜安装).如被测流体的管道直径是200毫米,那熱電阻插入深度应选择100毫米;
 
(2)对于高温高压和高速流体的温度测量(如主蒸汽温度),为了减小保护套对流体的阻力和防止保护套在流体作用下发生断裂,可采取保护管浅插方式或采用热套式熱電阻.浅插式的熱電阻保护套管,其插入主蒸汽管道的深度应不小于75mm;热套式熱電阻的标准插入深度为100mm;
 
(3)假如需要测量是烟道内烟气的温度,尽管烟道直径为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,應盡可能垂直安裝,或加裝支撐架和保護套管.
 
三、熱電阻传感器工作原理在金属中,载流子为自由电子,当温度升高时,虽然自由电子数目基本不变(当温度变化范围不是很大
 
時),但每個自由電子的動能將增加,因而在一定的電場作用下,要使這些雜亂無章的電子作定向運動就會遇到更大的阻力,導致金屬電阻值隨溫度的升高而增加。
 
熱電阻就要是利用电阻随温度升高而增大这一特性来测量温度的。
 
熱電阻传感器中的热敏电阻是一种新型的半导体测温元件。半导体中参加导电的是载流子,由于半导体中载流子的数目远比金属中的自由电子数目少得多,所以它的电阻率大。随温度的升高,半导体中更多的价电子受热激发跃迁到较高能级而产生新的电子—空穴对,因而参加到电的载流子数目增加了,半导体的电阻率也就降低了(电导率增加)。因为载流子数目随温度上升按指数规律增加,所以半导体的电阻率也就随温度上升按指数规律下降。
 
熱敏電阻正是利用半導體這種載流子數隨溫度變化而變化的特性制成的一種溫度敏感元件。當溫度變化1℃時,某些半導體熱敏電阻的阻值變化將達到(3~6)%。在一定條件下,根據測量熱敏電阻值的變化得到溫度的變化。
 
 

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