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温度自动检定系统中铂热电阻的检定特性

人气:396    发表时间:2024-06-26 11:50:25

热电阻传感器主要是利用温度变化时传感器电阻发生变化的原理测量温度,这种温度传感器再常温和较低温区范围内的灵敏度比热电阻高。热电阻按其制作的材料来分,主要有铂热电阻、铜热电阻和半导体热敏电阻等几种。

1.铂热电阻

由于金属铂在氧化性介质或高温中有较好的物理和化学稳定性,因此,利用铂制作的铂热电阻温度传感器由较高的精度,它不仅作为工业上温度自动检定系统(温度校验仪)的测温元件,也可以为复现热力学温标的基准和标准。

2.铂热电阻的结构

铂热电阻是利用铂丝值随着温度的变化而变化这一基本原理设计和制作的。在0℃时的电阻名义值为10Ω的铂热电阻,其分度号为Pt10。在0℃时的电阻名义值为25Ω的铂热电阻,其分度号为Pt25。在0℃时的电阻名义值为100Ω的铂热电阻,其分度号为Pt100。在0℃时的电阻名义为1000Ω铂热电阻,其分度号为Pt1000。测温范围最大可达到(-200~850)℃。Pt10铂热电阻的感温原件是用较粗的铂丝绕制而成,耐温性能明显优于Pt100的铂热电阻,主要用于660℃以上高温区的测量,可以作为该温区温度量传基、标准使用;而Pt25铂热电阻主要用于(-200~660)℃温区,作为温度量传基、标准使用。Pt100铂热电阻主要用于600℃一下的温区。Pt100铂热电阻的电阻温度变化率比Pt10铂热电阻的电阻温度变化率大10倍,对二次仪表的要求相对地降低一个数量级,一次,在660℃以下温区测温应尽量选用100Ω铂热电阻。为了减少铂热电阻引线对测量结果的影响,在一些场合还大量使用Pt1000铂热电阻,对二次仪表的要求更低了。

感温元件骨架的材质也是决定铂热电阻使用温度范围的主要因素。常见的感温元件有陶瓷元件、玻璃元件和云母元件,它们是由铂丝分别绕在陶瓷骨架、玻璃骨架和云母骨架上,再经过复杂的工艺加工而成。陶瓷元件适用于850℃以下温区,玻璃元件适用于550℃以下温区、云母元件一般常用于420℃以下温区。近年来市场上出现了大量的厚膜和薄膜铂热电阻感温元件,厚膜铂热电阻元件是用铂桨材印刷在玻璃或陶瓷底板上,薄膜铂热电阻元件是用铂桨材溅射在玻璃或陶瓷底板上,再经光刻加工而成,厚膜和薄膜铂热电阻感温元件仅适用于(-70~500)℃温区,但这种感温元件用料省,可机械化大批量生产,效率高,价格便宜。

就结构而言,铂热电阻还可以分为工业铂热电阻和铠装铂热电阻。工业铂热电阻也称为装配铂热电阻,既是将铂热电阻感温元件焊上引线组装在一端封闭的金属管或陶瓷管内,在安装上接线盒而成;铠装铂热电阻是将铂热电阻元件、过度引线、绝缘粉组装在不锈钢管内再经模具拉实的整体。铠装铂热电阻具有体积小,内部无空气隙,热惯性小,测量滞后小;力学性能小、耐振,抗冲击;能弯曲,便于安装,使用寿命长。

3.目前铂热电阻引线的连接方式主要有三种

二线制:在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式称为二线制。这种引线方法很简单,但由于连接导线必然存在引线电阻,引线电阻的大小与导线的材质和长度等因素有关,因此,这种引线方式只适用于测量精度较小的场合;

三线制:在热电阻的根部的一端连接一根引线,根部的另一端连接两根引线的方式称为三线制。这种方式通常与电桥配套使用,可以部分消除引线电阻的影响,是工业过程控制中最常用的;

四线制:在热电偶的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制,其中两根引线为热电阻提供恒定电流,把电阻转换成电压信号,在通过两根引线把电压引至显示。这种引线方式可完全消除引线的电阻影响,主要用于高精度的温度测量。标准铂电阻温度计全部采用四线制。

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