常用熱電阻有哪些?
常用的金屬熱電阻有鉑熱電阻、銅熱電阻和鎳熱電阻三種。
1.鉑熱電阻(-200~850℃)
鉑熱電阻的特點是測量精度高,穩定性好、性能可靠,但是在還原性介質中,特別是在高溫下很容易被從氧化物中還原出來的蒸汽所玷污而變脆,并改變電阻與溫度間關系。為了克服上述缺點使用時熱電阻芯應裝在保護套管中。電阻值與溫度間的關系如下:
在-200~0℃范圍內,鉑電阻與溫度的關系可用下式表示,
在0~850℃范圍內,鉑電阻與溫度的關系可用下式表示,
式中:溫度為t℃時熱電阻的電阻值;
:溫度為O℃時熱電阻的電阻值;A=3.9083×10-3/℃, B=-5.775×10-7/℃2,C=-4.183×10-12/℃4。
鉑的純度目前技術水平已可達到,其相應鉑的純度為99.9995%。工業用鉑電阻其純度為
,標準鉑電阻其純度為
。
2.銅熱電阻(-50~150℃)
工業上常用銅熱電阻來測量-5O℃~+15O℃范圍的溫度,銅容易提純,價格比鉑便宜很多,電阻溫度系數大且關系是線性的,用公式表示,其中
。但是銅的電阻率(比電阻)
,比鉑的電阻率
約小5/6,所以制成一定電阻值的熱電阻時,與鉑相比,若電阻絲的長度相同時,則銅電阻絲就很細,機械強度降低,若線徑相同,長度則增加許多倍,體積增大。此外,銅在1OO℃以上容易氧化,抗腐蝕性能又差,所以工作溫度不超過15O℃。
3.鎳熱電阻(-60~180℃)
鎳熱電阻的溫度系數大,靈敏度比鉑和銅的高,常用來測量-6O℃~+18O℃范圍的溫度。鎳熱電阻的電阻比。鎳電阻與溫度的關系可用下式表示:
式中A=0.5485/℃, B=0.665×10-3/℃2,C=2.805×10-9/℃4。
由于鎳熱電阻的制造工藝較復雜,很難獲得α相同的鎳絲,因此它的測量準確度低于鉑熱電阻,我國目前規定的標準化熱電阻的分度號有Ni100,Ni300,Ni500。
4.半導體熱敏電阻
半導體點溫計是利用錳、鎳、銅和鐵等金屬氧化物配制成的熱敏電阻作為測溫元件,其形狀有珠形、圓形、墊圈形和薄片形,常用的有61型珠形及微型珠形半導體熱敏電阻。與一般熱電阻不同之處在于它是負電阻溫度系數,溫度升高,電阻降低,變化幅度也大,電阻溫度系數α達-2~-7%,較金屬熱電阻大10~100倍,因此,可采用精度較低的顯示儀表。其特性曲線如圖所示。由于它具有良好的抗腐蝕性、靈敏度高、熱慣性小、結構簡單、壽命長、便于遠距離測量等優點,可用于腐蝕性介質溫度、表面溫度及體溫等的溫度測量,缺點是測量范圍小(-40-350℃),互換性差,溫度-電阻特性是非線性的。
熱敏電阻的溫度系數α與溫度的平方成反比關系,即
α=-(β/T2)
熱敏電阻的電阻值高。它的電阻值較鉑熱電阻高1~4個數量級,并且與溫度的關系不是線性的,可用下列經驗公式來表示:
RT=AeB/T
式中T—溫度,K;R-溫度T時的電阻值,Ω;e-自然對數的底;A、B—決定于熱敏電阻材料和結構的常數,A的量綱為電阻,B的量綱為溫度。
圖示為半導體熱敏電阻的阻值—溫度特性,它是一條指數曲線。
熱敏電阻的體積小,熱慣性也小,結構簡單,根據需要可制成各種形狀,如珠形、片形、桿形、圓片形、薄膜形等,目前小珠狀熱敏電阻可達φ0.2mm.常用來測點溫。
熱敏電阻的資源豐富、價格低廉。化學穩定性好,元件表面用玻璃等陶瓷材料封裝,可用于環境較惡劣的場合。有效地利用這些特點,可研制出靈敏度高、響應速度快、使用方便的溫度計。
半導體熱敏電阻常用的材料由鐵、鎳、錳、鈷、鉬、鈦、鎂等復合氧化物高溫燒結而成。
熱敏電阻的主要缺點是其阻值與溫度的關系呈非線性。元件的穩定性及互換性較差。而且,除高溫熱敏電阻外,不能用于350℃以上的高溫。