其中R0Ω是0℃时的电阻,α,β,γ是电阻的温度系数,非线性项的大小通常较小。 图8.1(a)显示了金属铂,铜和镍的温度比Rt / R0的变化。虽然相对昂贵,铂通常用于工业电阻温度计;更便宜的金属,特别是用镍和铜较少,因为
测量系统基本原理
铂是化学性质为惰性,因此优选铂,具有线性和可重复的电阻/温度特性,因此
可以在宽温度范围(-200至800℃)和许多类型的环境中使用。它可以被精炼到高的纯度,这确保了相同温度下相似元件之间(2.3.2节),电阻的总变化很小。典型的铂元素具有R0 =100.0Ω,R100 =138.50Ω, R200 =175.83ΩM,α= 3.91×10-3℃-1和β=-5.85×10-7℃-2。冰点和蒸汽点之间的电阻变化即R100-R0称为基本间隔;在上述元素中,这是38.5Ω时,最大非线性占满刻度(公式2.5)的百分比,在温度介于 0和200℃时,为+ 0.76%。
英国标准BS 1904【1】规定了铂元素在给定温度下电阻最大变化的公差极限。 对于1级元件,0℃时的公差极限为±0.075Ω,在200℃时为±0.13Ω,对于2级元件,公差极限为0℃时为±0.1Ω,200℃时为±0.35Ω,
注释:nickel-镍 copper-铜 platinum-铂 platinum winding-铂金绕组 ceramic body-陶瓷体 platinuml leads-铂金导线
图. 8.1金属
电阻温度计
(a) 社区使用
金属的电阻/
温度特性
(b) 典型的铂
元素探针结构【3】
元件中限制功率消耗以避免自热效应(第14章);一个典型的元件在功率消耗10mW时-导致温度升高0.3℃。
传感器
使用如图8.1(b)【3】所示的部分支撑的布置来构造一种类型的元件。细铂丝卷绕成非常小的螺旋,插入到高纯度氧化铝绝缘体的轴向孔中。向孔中加入少量的玻璃粘合剂,并且烧制各单元,从而将每一圈的毎一部分牢固地固定在氧化铝上,电线的其余部分可自由移动。该图还显示了装在不锈钢保护套中的元件。由半导体材料制成的电阻温度元件称为热敏电阻。最常用的类型由过渡金属元素例如铬,锰,铁,钴和镍的铁族的氧化物制备。这些元素的电阻随着温度降低而降低 ,换句话说,实际存在高非线性度的负温度系数(NTC)。图8.2显示了典型的热敏电阻的电阻/温度特性,可以通过下面公式描述:
其中Rθ是开尔文温度θ下的电阻,k,β是热敏电阻的常数。下面是一个常用的替代方程:
其中RΩθ1是参考温度θ1k的电阻,通常为θ1 = 25℃ = 298k。热敏电阻的外形通常是珠,棒或圆盘(图8.2);珠光敏电阻被封装在玻璃夹层中。典型的NTC热敏电阻在 25℃时电阻为12kΩ(298k)。在100℃(373k)下降到0.95kΩ,β= 3750k【2】。
图8.2热敏电
阻电阻 - 温
度特性和类
型(a)(
在穆拉德有限
公司【2】后)
测量系统基本原理
注释:temperature-温度 rod-竿 dics-光盘 bead-珠子
上图中的制造公差极限在25℃和±5%,即±47.5Ω,在100℃时为±7%,即±840Ω,远远大于金属元素。元件的时间常数在空气中为19秒,油中为3秒,每7mW电力的自发热效应为1℃。具有正温度系数(PTC)的热敏电阻也符合;典型元件在温度由-55℃变到120℃时,电阻由100Ω增加到10kΩ。