空調(diào)試驗(yàn)室通常有很多溫度測點(diǎn),對于精度要求較高的測點(diǎn),經(jīng)常采用鉑電阻。對于鉑電阻測溫,我們了解多少呢。
我們都知道,電阻值與材料、長度、橫截面積有關(guān)。當(dāng)然溫度也是一個(gè)不可或缺的因素。溫度對于電阻的影響:
鉑電阻(PT100)的溫度曲線
利用溫度變化帶來電阻變化進(jìn)行溫度測量的溫度計(jì)被稱為熱電阻。這類溫度計(jì)結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,性能穩(wěn)定,測量的準(zhǔn)確度和靈敏度高,而且便于信號的遠(yuǎn)傳、自動(dòng)記錄和集中控制。通常適用于-200~500℃之間的溫度測量。
熱電阻,不是熱電偶
熱電阻與熱電偶名稱相近,都用于溫度測量,但這兩種測溫設(shè)備有著本質(zhì)的不同:
1. 隨溫度變化,熱電阻改變自身的電阻值,而熱電偶是產(chǎn)生感應(yīng)電壓的變化;
2. 熱電阻是單一金屬/半導(dǎo)體材料,而熱電偶是雙金屬/半導(dǎo)體材料;
3. 測量溫度范圍不同:相比較而言,熱電阻適合低溫測量,而熱電偶適合高溫測量;
4. 接線方式不同:熱電偶有正負(fù)極,而熱電阻沒有。
不同的熱電阻材料
熱電阻對制作材料有如下要求:
1. 電阻溫度系數(shù)要大。電阻的溫度系數(shù)定義為溫度每升高1開爾文時(shí)的電阻相對變化量,電阻溫度系數(shù)越大,溫度計(jì)的靈敏度越高,測量結(jié)果越準(zhǔn)確。
2. 較大的電阻率。電阻率越大,熱電阻的體積就越小,熱容量和熱慣性也越小,對溫度變化的響應(yīng)就越快。
3. 在測溫范圍內(nèi),化學(xué)及物理性能穩(wěn)定。
4. 電阻值與溫度的關(guān)系近似線性。
5. 復(fù)現(xiàn)性好。
目前的熱電阻根據(jù)材料,可分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻(即熱敏電阻)。其中金屬熱電阻主要為鉑和銅。工業(yè)中熱電阻常見的型號有Pt100、Pt10、Cu50、Cu100等。其中,由于Pt100優(yōu)秀的性能,這種熱電阻已經(jīng)成為工業(yè)中最常見的熱電阻。
熱電阻型號通常是材料+0℃時(shí)的電阻值,比如Pt100是鉑電阻,在0℃時(shí)阻值為100歐姆的熱電阻。
鉑熱電阻根據(jù)精度不同,允許誤差也不相同。
根據(jù)國標(biāo)GB/T 30121-2013《工業(yè)鉑電阻及鉑電阻感溫元件》,鉑電阻的允差登記被分為:
1. C級,±(0.60+0.01|t|);
2. B級,±(0.30+0.005|t|);
3. A級,±(0.15+0.002|t|);
4. AA級,±(0.1+0.0017|t|);
注:|t|為溫度絕對值。
引線形式
由于一般的熱電阻阻值不大,因此熱電阻本身引線和電纜的電阻變化都會(huì)給溫度的測量結(jié)果帶來很大影響。一般是通過接線方式進(jìn)行消除。
測量元件引線形式有二線制、三線制和四線制,購買熱電阻時(shí)常見產(chǎn)品為三線制和四線制。
二線制是指熱電阻兩端各引出一根導(dǎo)線,這種測量方法簡單,但是由于連接導(dǎo)線的電阻不能消除所以會(huì)造成測量誤差,常用于短距離要求不高的場合。
精度等級達(dá)到鉑電阻A級的熱電阻不適采用二線制接法。
三線制是在熱電阻的根部的一端連接一根引線,另一端連接兩根引線,這種方式通常與電橋配套使用,兩個(gè)導(dǎo)線分別接在電橋的兩個(gè)橋背上,另一根線接在電橋的電源上,消除了引線電阻的誤差,這種方法一般在工業(yè)中最常用。
四線制是在熱電阻的根部兩端各連接兩根導(dǎo)線,其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流,把電阻轉(zhuǎn)換成電壓信號;另外兩根導(dǎo)線測量熱電阻上面的電壓,由于電壓測量儀器內(nèi)阻很高,不分流,測到的電壓就完全是熱電阻兩端的電壓,電流已知,通過歐姆定律算出電阻值再轉(zhuǎn)換成溫度。這種方法測量精度高,適用于高精度測量用。