熱電阻（溫度測量傳感器）

熱電阻（溫度測量傳感器）

熱電阻 （溫度測量傳感器） 次瀏覽 | 2022.10.12 19:31:01 更新 來源 ：互聯(lián)網(wǎng) 精選百科 本文由作者推薦 熱電阻溫度測量傳感器

產(chǎn)品簡介 TMS熱電阻作為工業(yè)用溫度測量的傳感器，通常和顯示及指針儀表、記錄儀表，工業(yè)智能調(diào)節(jié)器配套使用。它可以直接測量各種生產(chǎn)過程中-200℃～600℃(熱電偶最高可達(dá)2300℃)范圍內(nèi)的液體、氣體、蒸汽介質(zhì)，以及固體表面溫度.它廣泛用于石油、化工、機(jī)械、制藥、冶金、陶瓷、環(huán)保、水泥、電廠等行業(yè)。

中文名

熱電阻

英文名

thermal resistor

定義

熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的

主要種類

普通型熱電阻，鎧裝熱電阻

含義

中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器

簡介

熱電阻的測溫原理是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨著溫度的變化而變化的特性。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。熱電阻通常需要把電阻信號通過引線傳遞到計(jì)算機(jī)控制裝置或者其它一次儀表上。工業(yè)用熱電阻安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，與控制室之間存在一定的距離，因此熱電阻的引線對測量結(jié)果會(huì)有較大的影響。

熱電阻是利用物質(zhì)在溫度變化時(shí)自身電阻也隨著發(fā)生變化的特性來測量溫度的。熱電阻的受熱部分（感溫元件）是用細(xì)金屬絲均勻地繞在絕緣材料制成的骨架上。當(dāng)被測介質(zhì)中有溫度梯度存在時(shí)，所測得的溫度是感溫元件所在范圍內(nèi)介質(zhì)層中的平均溫度。

線繞鉑電阻(云母、陶瓷、玻璃)：用φ0.02～0.04mm高純鉑絲繞制成一個(gè)鉑絲繞組，雙支鉑電阻主要用于需要用二套顯示、記錄或調(diào)節(jié)儀同時(shí)檢測同一地點(diǎn)溫度的場合。WZC型銅電阻的感溫元件是一個(gè)銅絲繞組

薄膜鉑電阻是用真空沉積的薄膜技術(shù)把鉑濺射在陶瓷基片上,膜厚在2μm以內(nèi)，用玻璃燒結(jié)料把Ni(或Pd)引線固定，經(jīng)激光調(diào)阻制成薄膜元件。

工業(yè)測量用金屬熱電阻材料除鉑絲外，還有銅、鎳、鐵、鐵—鎳、鎢、銀等。薄膜熱電阻是利用電子陰極濺射的方法制造，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大批量生產(chǎn)。其中骨架用陶瓷，引線采用鉑鈀合金它的主要特點(diǎn)是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。金屬熱電阻的感溫元件有石英套管十字骨架結(jié)構(gòu)，麻花骨架結(jié)構(gòu)得桿式結(jié)構(gòu)等。金屬熱電阻常用的感溫材料種類較多，最常用的是鉑絲。工業(yè)測量用金屬熱電阻材料除鉑絲外，還有銅、鎳、鐵、鐵—鎳、鎢、銀等。薄膜熱電阻是利用電子陰極濺射的方法制造，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大批量生產(chǎn)。其中骨架用陶瓷，引線采用鉑鈀合金

利用金屬或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的原理制成的傳感器，是溫度測量儀表中常用的一種溫度測溫元件。金屬熱電阻的電阻值隨溫度上升而增大，常用的有鉑熱電阻（測溫范圍為-200～＋850℃）、銅熱電阻（-50～＋150℃）和鎳熱電阻（-60～＋180℃）3種。熱電阻大多是用直徑 0.04～0.1毫米的純金屬絲繞在片狀或棒狀的云母、玻璃、陶瓷或膠木骨架上制成的。在工業(yè)應(yīng)用中它一般裝在金屬保護(hù)套管內(nèi)，以防止損壞；也有做成鎧裝的。熱電阻的外形與熱電偶相似。鉑熱電阻復(fù)現(xiàn)性好，性能穩(wěn)定，精確度高，在精密測溫和控溫中廣泛應(yīng)用。半導(dǎo)體熱敏電阻也是常用的一種熱電阻，它的電阻值隨溫度上升而減小。其特點(diǎn)是靈敏度高，體積小，反應(yīng)速度快，但互換性較差，測溫范圍為-100～＋300℃。

結(jié)構(gòu)

熱電阻[2]主要由感溫元件、內(nèi)引線、保護(hù)管3部分組成。通常還具有與外部測量及控制裝置、機(jī)械裝置連接的部件。它的外形與熱電偶相似，使用時(shí)要注意避免用錯(cuò)。

熱電阻感溫元件是用來感受溫度的電阻器。它是熱電阻的核心部分，由電阻絲及絕緣骨架構(gòu)成。作為熱電阻絲材料應(yīng)具備如下條件：

①電阻溫度系數(shù)大、線性好、性能穩(wěn)定；

②使用溫度范圍廣、加工方便；

③固有電阻大，互換性好，復(fù)制性強(qiáng)

種類

精密型熱電阻

（1）工業(yè)常用熱電阻感溫元件（電阻體）的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。從熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測量的，因此，熱電阻體的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會(huì)給溫度測量帶來影響。為消除引線電阻的影響同般采用三線制或四線制。近又開發(fā)了特殊條件下使用的熱電偶：如鋼水、銅水、鋁水、鋅水、和鹽溶爐等溶液里測溫的熱電偶，以及水泥廠和電廠特殊環(huán)境下使用的熱電偶，精度高，使用壽命長，新型防氧化鎢錸熱電偶，成本低，測溫高，是替代鉑銠熱電偶的理想產(chǎn)品，部分產(chǎn)品達(dá)到了軍用產(chǎn)品級。[1]

（2）鎧裝熱電阻

熱電阻

鎧裝熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體，它的外徑一般為φ2~φ8m m，最小可達(dá)φmm。與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：

①體積小，內(nèi)部無空氣隙，熱慣性上，測量滯后小；

②機(jī)械性能好、耐振，抗沖擊；

③能彎曲，便于安裝；

④使用壽命長。

（3）端面熱電阻

端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制，緊貼在溫度計(jì)端面。它與一般軸向熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測端面的實(shí)際溫度，適用于測量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。

（4）隔爆型熱電阻

隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場不會(huì)引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla~B3c級區(qū)內(nèi)具有爆炸危險(xiǎn)場所的溫度測量。

金屬熱電阻的電阻值隨溫度上升而增大，常用的有鉑熱電阻（測溫范圍為-200～＋850℃）、銅熱電阻（-50～＋150℃）和鎳熱電阻（-60～＋180℃）3種。熱電阻大多是用直徑0.04～0.1毫米的純金屬絲繞在片狀或棒狀的云母、玻璃、陶瓷或膠木骨架上制成的。在工業(yè)應(yīng)用中它一般裝在金屬保護(hù)套管內(nèi)，以防止損壞；也有做成鎧裝的。熱電阻的外形與熱電偶相似。鉑熱電阻復(fù)現(xiàn)性好，性能穩(wěn)定，精確度高，在精密測溫和控溫中廣泛應(yīng)用。半導(dǎo)體熱敏電阻也是常用的一種熱電阻，它的電阻值隨溫度上升而減小。其特點(diǎn)是靈敏度高，體積小，反應(yīng)速度快，但互換性較差，測溫范圍為-100～＋300℃。

熱電阻的結(jié)構(gòu)和類型

按其結(jié)構(gòu)類型來分，熱電阻 有普通型、鎧裝型、薄膜型等。普通型熱電阻由感溫元件(金屬電陽絲）、支架、引線、保護(hù)套管及接線盒等基本部分組成。為避免電感分量，熱電阻絲常采用雙線并繞，制成無感電阻。

1、感溫元件(金屬電阻絲)

由于鉑的電阻率較大，而且相對機(jī)械強(qiáng)度較大，通常鉑絲的直徑在（0.03~0.07）mrn±0.005mm。可單層繞制，若鉑絲太細(xì)、電阻體可做得小，但強(qiáng)度低，若鉑絲粗，雖強(qiáng)度大，但電阻體積大了，熱惰性也大，成本高。由于銅的機(jī)械強(qiáng)度較低，電阻絲的直徑需較大，一般為0.1mm±0.005mm的漆包銅線或絲包線分層繞在骨架上，并涂卜絕緣漆而成。由于銅電阻的溫度低，故可以重疊多層繞制，一般多用雙繞法，即兩根絲平行繞制，在末端把兩個(gè)頭焊接起來，這樣工作電流從一根熱電阻絲進(jìn)人，從另根熱電阻絲反向出來，形成兩個(gè)電流力向相反的線圈，其磁場方向相反，產(chǎn)生的電感就互相抵消，故又稱無感繞法。這種雙繞法也有利于引線的引出。

2、骨架

熱電阻是繞制在骨架上的，骨架是用來支持和固定電阻絲的。骨架應(yīng)使用電絕緣性能好、高混下機(jī)械強(qiáng)度高，體膨脹系數(shù)小、物理化學(xué)性能穩(wěn)定、對熱電阻無污染的材料制造，常用的是云母、石英、陶瓷、玻璃及塑料等。

3、引線

引線的直徑應(yīng)當(dāng)比熱電阻絲大幾倍，盡量減少引線的電阻，增加引線的機(jī)械強(qiáng)度和連接的可靠性，對于工業(yè)用的鉑熱電阻，一般采用lmm的銀絲作為引線；對于標(biāo)準(zhǔn)的鉑熱電阻可采用0.3rnrn的鉑絲作為引線；對于銅熱電阻則常用0.5mm的銅線。

在骨架上繞制好熱電阻絲,并焊好引線之后，在其外面加上云母片進(jìn)行保護(hù)。在裝人外保護(hù)套管，并和接線盒或外部導(dǎo)線相連接，即得到熱電阻傳感器。

目前有生產(chǎn)薄膜型熱電阻，它是利用真空鍍膜法或糊漿印刷燒結(jié)法使金屬薄膜附著在耐高溫基底上。其尺寸可以小到幾平方毫米，可將其粘貼在被測高溫物體上，測量局部溫度，具有熱窬一小，反應(yīng)快的特點(diǎn)。

國內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的工業(yè)用鉑熱電阻在0℃時(shí)的阻值有25Ω、100Ω等幾種。分度號分別用Pt25、Pt100等表示。薄膜型鉑熱電阻有100Ω、1000Ω等數(shù)種。同樣，銅熱電阻在0℃時(shí)的阻值為50Ω、100Ω兩種，分度號用Cu50,Cu100表示

水電行業(yè)有哪些弊端

隨著工業(yè)的發(fā)展，目前熱電阻 已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)測量當(dāng)中，而測溫?zé)犭娮枋撬姀S最重要的傳感器，可以說作用是至關(guān)重要的，因?yàn)樗姀S測溫電阻運(yùn)行情況直接影響發(fā)電機(jī)組是否能夠安全運(yùn)行。那么熱電阻在水電行業(yè)的應(yīng)用過程中，會(huì)遇到什么弊端呢？下面我們就該問題來進(jìn)行分析。

在水電行業(yè)中，測溫電阻性能不穩(wěn)定、可靠性差是非常普遍的問題。由于性能不穩(wěn)定導(dǎo)致溫度信號誤報(bào)，一直困擾著電廠的運(yùn)行人員和檢修人員，嚴(yán)重時(shí)可造成機(jī)組事故停機(jī)，這對于機(jī)組壽命及電網(wǎng)的安全都會(huì)造成不可估量的影響。因此，分析測溫電阻故障原因，提高測溫電阻的長期穩(wěn)定性和可靠性是非常緊迫的一項(xiàng)工作。

導(dǎo)線問題具體原因具體分析

熱電阻 導(dǎo)線問題第一種情況：導(dǎo)線長期浸泡在導(dǎo)軸承、推力軸承油槽里，使導(dǎo)線變硬變脆，導(dǎo)線很難彎折。導(dǎo)線表面出現(xiàn)很多裂紋，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)線里邊的芯線也出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)線線芯裸露在外邊。

我們選用耐油、耐溫的熱電阻導(dǎo)線材料。我們選用的是聚全氟乙丙烯（FEP）簡稱F-46，是四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，是聚四氟乙烯的改性材料。它具有優(yōu)良的耐油、耐腐蝕和耐熱性能，可在-250～250℃溫度內(nèi)長期使用。除在高溫高壓下氟元素和熔融狀態(tài)的堿金屬對它有腐蝕作用，其它諸如強(qiáng)酸（包括濃硝酸和王水）、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑、油脂、酮、醚、醇等即使在高溫下也對它不起作用。另外它的耐開裂性能也非常突出，可以徹底解決導(dǎo)線長時(shí)間泡在油中出現(xiàn)開裂的問題。

熱電阻導(dǎo)線問題第二種情況：導(dǎo)線根部斷線情況比較嚴(yán)重，有的直接斷掉，有的外部絕緣層斷開。我們對導(dǎo)線根部做了保護(hù)裝置。

1）我們給傳感器后端做了彈簧保護(hù)裝置，防止油流沖擊、振動(dòng)、彎折造成的導(dǎo)線根部斷線。

2）我們將傳感器根部用鎧裝絲一直延伸出來，這樣導(dǎo)線受到油流沖擊的部分全部是鎧裝絲，由于鎧裝絲是可以任意彎折的，這樣導(dǎo)線就成了具有不銹鋼外殼的導(dǎo)線，徹底解決導(dǎo)線受油腐蝕和沖擊的問題。使用壽命更久，性能更可靠。

熱電阻導(dǎo)線問題第三種情況：導(dǎo)線線徑太小，包括導(dǎo)線外徑和單股導(dǎo)線芯線的線徑。

我們熱電阻導(dǎo)線的外徑大小可以根據(jù)電廠的實(shí)際情況和客戶的具體要求來定做，我們給別的電廠提供的測溫電阻導(dǎo)線外徑分別是:三芯、四芯的為5mm左右，6芯的為6mm左右。熱電阻導(dǎo)線是帶網(wǎng)裝屏蔽層，線芯為鍍銀線芯，性能非常穩(wěn)定。

裝置時(shí)需求哪些請求

首先思索的要素是熱電阻 的裝置應(yīng)該要丈量精確，平安牢靠及維修便當(dāng)，而且不影響設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)和消費(fèi)操作。要滿足以上請求，在選擇對熱電阻的裝置部位和插入深度時(shí)要留意以下幾點(diǎn)：

第一：為了使熱電阻的丈量端和丈量端被測介質(zhì)之間有充沛的熱交流，應(yīng)該合理的選擇測點(diǎn)位置，盡量防止在閥門，彎頭和管道和設(shè)備的死角左近裝設(shè)熱電阻。

第二：帶有維護(hù)套管的熱電阻有傳熱和散熱損失，為了可以減少丈量誤差，熱電偶和熱電阻應(yīng)該有足夠的插入深度。

1：丈量管道中心流體溫度的熱電阻，普通狀況下都應(yīng)該把其中丈量端插入到管道中心處垂直裝置或者傾斜裝置。比方或測流體的管道直徑是200毫米，那熱電阻插入深度應(yīng)該是選擇100毫米。

2：參加需求丈量是煙道里面的延期的溫度的話，那么雖然煙道直徑為4米，熱電阻插入深度1米就能夠了。

3：當(dāng)丈量元件插入深度超越一米的時(shí)分，應(yīng)該有可能垂直裝置，或者偽裝制成架和維護(hù)套管?；蛟S關(guān)于熱電阻的裝置我們曾經(jīng)十分熟習(xí)了，但是我們是需求依照一定的步驟這樣就可以平安的裝置好。

受到火花或電弧等影響應(yīng)該怎么辦

因?yàn)闊犭娮?的電子密度不同所以產(chǎn)生一定的電子擴(kuò)散，當(dāng)他們達(dá)到一定的平衡后所形成的電勢，接觸電勢的大小取決于兩種不同導(dǎo)體的材料性質(zhì)以及他們接觸點(diǎn)的溫度。目前國際上應(yīng)用的熱電偶具有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范.但是熱電偶的電信號卻需要一種特殊的導(dǎo)線來進(jìn)行傳遞，這種導(dǎo)線我們稱為補(bǔ)償導(dǎo)線。不同的熱電偶需要不同的補(bǔ)償導(dǎo)線，其主要作用就是與熱電偶連接，使熱電偶的參比端遠(yuǎn)離電源。主要缺點(diǎn)有：微分熱電勢較小，因而靈敏度較低；價(jià)格較貴，機(jī)械強(qiáng)度低，不適宜在還原性氣氛或有金屬蒸汽的條件下使用。[2]

把熱電阻的外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影電阻體的斷路修理必然要改變電阻絲的長短而影響電阻值，為此更換新的電阻體為好，若采用焊接修理，焊后要校驗(yàn)合格后才能使用。被測溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測量的，因此，熱電阻體的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會(huì)給溫度測量帶來影響。這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的最常用的。

當(dāng)熱電阻因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場不會(huì)引超爆炸,緊貼在溫度計(jì)端面。它與一般軸向熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測端面的實(shí)際溫度，適用于測量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。

參考資料