熱電阻溫度傳感器種類

　　熱電阻溫度傳感器是利用導體或半導體的電阻率隨溫度的變化而變化的原理，實現將溫度轉化為元件的電阻，它主要可以分為二種類型：金屬熱電阻傳感器和熱敏電阻溫度傳感器。下面分別對這兩種溫度傳感器進行介紹。

　　一、熱電阻溫度傳感器

　　熱電阻大都由純金屬材料制成，應用最多的有鉑，銅等。現已開始采用銦、錳、碳、銠等材料。

　　鉑易于提純．在氧化性介質中，甚至高溫下，其物理化學性質都很穩定，目前國內統—設計的—般工業用標準鉑電阻的值值有100Ω和10Ω兩種，并將電阻值Rt與溫度t的相應關系統一列成表格，稱為鉑電阻的分度表。

　　在測量精度要求不高，測量范圍較小（-50~150℃）的情況下，采用銅測溫電阻。銅電阻在此范周內有好的穩定性，強大的溫度系數，線性特性，而且易提純，價低廉，缺點是電阻率約為鉑的1／5.8，因此銅電阻用的銅絲細而長，機械強度低。一般工業用電阻溫度計的結構主要包括測溫電阻元件、內部導線、輸出引線端及保護管。

　　近年來，溫度檢測和控制有向高精度、高可靠性發展的傾向，特別是各種工藝的大型化、信息化及運行效率的提高，對溫度傳感器提出了更高水平的要求。

　　在以往，鉑測溫電阻具有響應速度慢、容易破損、難予測定狹窄位置的溫度等缺點，現在已逐漸使用能大幅度改善上述缺點的極細型鎧裝鉑測溫電阻，因而將使應用領域進一步擴大。

　　鉑測溫電阻傳感器主要用途有：鋼鐵、石油化工的各種工藝過程；纖維等工業的熱處理工藝；食品工業的各種自動裝置；空調、冷凍冷藏工業；宇航和航空，物化設備及恒溫槽等。

　　二、熱敏電阻溫度傳感器

　　熱敏電阻是一種半導體新型感溫元件，其電阻值的溫度系數很大、因此靈敏度很高。

　　下面介紹近來正在實現高精度、高可靠性和小型化NTC熱敏電阻溫度傳感器。

　　熱敏電阻元件常見的基本形狀有圓片型、珠型和盤型等。傳感器有塊型和膜型兩類。塊型將兩根平行鉑導線和陶瓷燒結在一起構成珠形，也有在圓片或小方片燒結體的兩面安裝電極過程的片型或盤型。膜型是用蒸發或濺射工藝制作的薄膜元件和熱敏電阻糊在氯化鋁襯底上印刷燒結而形成的厚膜元件。以往作為溫度傳感器使用時主要采用珠型，作為溫度補償元件主要采用盤型，現在將被小片型元件所取代。

　　小片型熱敏電阻質量的提高，是由于近年來新型陶瓷燒結技術的發展以及過去制作熱敏電阻的材料如Mn、Ni、Co等改成復合遷移氧化物的結果。

　　熱敏電阻溫度傳感器除了測量表面溫度，還可以用于溫度控制，如空調機、冰箱、鍋爐、汽車、工業農業、醫療等各方面的各種溫度控制及檢測。今后的發展方向是節能、高精度、低價格化，其需要量將進一步增加，應用面也將進一步擴大。

　　熱電阻溫度傳感器工作方式

　　熱電阻是把溫度變化轉換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻信號通過引線傳遞到計算機控制裝置或者其它一次儀表上。工業用熱電阻安裝在生產現場，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果會有較大的影響。國標熱電阻的引線主要有三種方式

　　1、二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導線來引出電阻信號的方式叫二線制：這種引線方法很簡單，但由于連接導線必然存在引線電阻r，r大小與導線的材質和長度的因素有關，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合

　　2、三線制：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的方式稱為三線制，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，是工業過程控制中的最常用的。

　　3、四線制：在熱電阻的根部兩端各連接兩根導線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉換成電壓信號U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表。可見這種引線方式可完全消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。

　　熱電阻采用三線制接法。采用三線制是為了消除連接導線電阻引起的測量誤差。這是因為測量熱電阻的電路一般是不平衡電橋。熱電阻作為電橋的一個橋臂電阻，其連接導線（從熱電阻到中控室）也成為橋臂電阻的一部分，這一部分電阻是未知的且隨環境溫度變化，造成測量誤差。采用三線制，將導線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣消除了導線線路電阻帶來的測量誤差。

　　熱電阻溫度傳感器測量注意事項

　　1、插入深度

　　熱電阻測溫點的選擇是最重要的。測溫點的位置，對于生產工藝過程而言，一定要具有典型性、代表性，否則將失去測量與控制的意義。熱電偶插入被測場所時，沿著傳感器的長度方向將產生熱流。當環境溫度低時就會有熱損失。致使熱電偶溫度傳感器與被測對象的溫度不一致而產生測溫誤差。總之，由熱傳導而引起的誤差，與插入深度有關。而插入深度又與保護管材質有關。金屬保護管因其導熱性能好，其插入深度應該深一些，陶瓷材料絕熱性能好，可插入淺一些。對于工程測溫，其插入深度還與測量對象是靜止或流動等狀態有關，如流動的液體或高速氣流溫度的測量，將不受上述限制，插入深度可以淺一些，具體數值應由實驗確定。［2］

　　2、響應時間

　　接觸法測溫的基本原理是測溫元件要與被測對象達到熱平衡。因此，在測溫時需要保持一定時間，才能使兩者達到熱平衡。而保持時間的長短，同測溫元件的熱響應時間有關。而熱響應時間主要取決于傳感器的結構及測量條件，差別極大。對于氣體介質，尤其是靜止氣體，至少應保持30min以上才能達到平衡;對于液體而言，最快也要在5min以上。對于溫度不斷變化的被測場所，尤其是瞬間變化過程，全過程僅1秒鐘，則要求傳感器的響應時間在毫秒級。因此，普通的溫度傳感器不僅跟不上被測對象的溫度變化速度出現滯后，而且也會因達不到熱平衡而產生測量誤差。最好選擇響應快的傳感器。對熱電偶而言除保護管影響外，熱電偶的測量端直徑也是其主要因素，即偶絲越細，測量端直徑越小，其熱響應時間越短。

　　3、熱阻抗增加

　　在高溫下使用的熱電阻溫度傳感器，如果被測介質為氣態，那么保護管表面沉積的灰塵等將燒熔在表面上，使保護管的熱阻抗增大;如果被測介質是熔體，在使用過程中將有爐渣沉積，不僅增加了熱電偶的響應時間，而且還使指示溫度偏低。因此，除了定期檢定外，為了減少誤差，經常抽檢也是必要的。例如，進口銅熔煉爐，不僅安裝有連續測溫熱電偶溫度傳感器，還配備消耗型熱電偶測溫裝置，用于及時校準連續測溫用熱電偶的準確度。

　　4、熱輻射

　　插入爐內用于測溫的熱電阻溫度傳感器，將被高溫物體發出的熱輻射加熱。假定爐內氣體是透明的，而且，熱電偶與爐壁的溫差較大時，將因能量交換而產生測溫誤差。一般情況下，為了減少熱輻射誤差，應增大熱傳導，并使爐壁溫度盡可能接近熱電偶的溫度。另外，熱電偶安裝位置，應盡可能避開從固體發出的熱輻射，使其不能輻射到熱電偶表面;熱電偶最好帶有熱輻射遮蔽套。

　　以上就是影響熱電偶溫度傳感器測量的四個因素，在使用的時候我們應當注意，根據實際情況，保證最佳的測量的效果。