熱電阻測溫原理及材料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行溫度測量的。
熱電阻大都由純金屬材料制成,目前應(yīng)用很多的是鉑和銅,此外,現(xiàn)在已開始采用甸、鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。兩線、三線、四線熱電阻的區(qū)別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,熱電阻引出的各種導(dǎo)線電阻的變化會給溫度測量帶來影響。為消除引線電阻的影響一般采用三線制或四線制。熱電阻接線有分別,主要與應(yīng)用有關(guān)。一般2線用于近距離測量;3線用于遠距離測量,主要是為了克服線路電阻和干擾的影響。另外4線的熱電阻,是為了更高精度測量而提出來的。使用上主要是給熱電阻施加一個電流,然后再測量它的電壓來提高測量精度和靈敏度。與熱電阻連接的檢測設(shè)備(溫控表、plc輸入等)都有四個接線端子。i+、i-、v+、v-。其中,i+、i-端是為了給熱電阻提供恒定的電流,v+、v-是用來監(jiān)測熱電阻的電壓變化,依次檢測溫度變化。4線就是從熱電阻兩端引出4線,和4個端子連接。3線就是引出3線,這需要檢測設(shè)備方的i-、v-短接。2線就使引出2線,這需要檢測設(shè)備方的i-、v-、i+、v+短接。兩線、三線、四線熱電阻的測溫原理都是一樣,只是接線區(qū)別。準(zhǔn)確的說是電流回路和電壓測量回路是否分開接線的問題。2線,電流回路和電壓測量回路合二為1,精度差。3線,電流回路的參考位和電壓測量回路的參考位為一條線。精度稍好。4線,電路回路和電壓測量回路獨立分開,精度高,但費線。
由于把熱電阻接人電橋的銅導(dǎo)線的電阻值會隨著環(huán)境溫度的變化而發(fā)生變化，如果只把連接導(dǎo)線接在一個橋臂上，當(dāng)環(huán)境溫度變化時，連接導(dǎo)線電阻的變化值將與熱電阻RT的電阻變化值相疊加，而產(chǎn)生附加誤差。所以在工業(yè)上普遍采用三線制的接線方法，把導(dǎo)線2與3分別接至電橋的兩個橋臂上，當(dāng)電線的電阻變化時，可以互相抵消一部分，以減少對儀表示值的影響。但誤差減小是有限度的，對于不平衡電橋，只有在儀表刻度的始點才能得到全補償，而在滿刻度時上述的附加誤差是很大的。對于不平衡電橋還要考慮電源引線的附加溫度誤差，當(dāng)有電流流過熱電阻連接電源的導(dǎo)線1時，會有一定的電壓降，當(dāng)環(huán)境溫度變化時，電橋的上、下支路電壓也會隨之發(fā)生變化，從而給儀表帶來一定的附加溫度誤差。
由于上述原因，對于配熱電阻的動圈儀表，當(dāng)用三線制接線法時，對連接導(dǎo)線的電阻值有規(guī)定，一般每條線的電阻為5Ω，若不足5Ω，則須用錳銅電阻補足，以保證儀表的很大附加誤差不超過0.5%。對于使用集成運算放大器的顯示控制儀，其輸入阻抗很高，外接導(dǎo)線電阻的變化比儀表的輸入阻抗小得多，故可以忽略導(dǎo)線電阻阻值的變化而不會影響測量精度。因此對連接導(dǎo)線的電阻值就沒有要求了，這樣可免去調(diào)整外線電阻的工作。