熱電阻

什么是PT100熱電阻

PT100熱電阻（ThermalResistor）中的PT是指“鉑”，100是指它的特性在0攝氏度時正好是100歐姆，所以通常稱它為PT100熱電阻或鉑電阻，它是中低溫區zui常用的一種溫度檢測儀器。熱電阻測溫是基于鉑電阻導體的電阻值隨溫度的增加而成正比增加這一特性來進行溫度測量的，當阻值變化時，二次儀表如數顯表，記錄儀等便顯示出電阻值所對應的溫度值。它的主要特點是測量精度高，性能穩定。其中鉑熱電阻的測量精確度zui高的，它不僅廣泛應用于工業測溫，而且被制成標準的基準儀。

PT100的阻值與溫度變化關系為：當溫度為0℃時PT100電阻體的阻值為100歐姆，在100℃時它的阻值約為138.5歐姆。熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關系式表示，即

Rt=Rt0[1+α(t-t0)]　式中，Rt為溫度t時的阻值；Rt0為溫度t0（通常t0=0℃）時對應電阻值；α為溫度系數。PT100熱電阻一般適用于-200~600℃范圍內的溫度測量，其特點是測量準確、穩定性好、性能可靠，在工程控制中的應用極其廣泛。其實從電阻隨溫度的變化來看，大部分金屬導體都有這個性質，但并不是都能用作測溫熱電阻，作為熱電阻的金屬材料一般要求：盡可能大而且穩定的溫度系數、電阻率要大（在同樣靈敏度下減小傳感器的尺寸）、在使用的溫度范圍內具有穩定的化學物理性能、材料的復制性好、電阻值隨溫度變化要有間值函數關系（zui好呈線性關系）。

PT100熱電阻通常和紹興中儀生產的顯示控制儀、無紙記錄儀及電子計算機等配套使用。直接測量各種生產過程中的-199℃～600℃范圍內液體，蒸汽和氣體介質以及固體表面溫度。

PT100的優勢

熱電阻的受熱部分（感溫元件）是用細金屬絲均勻地雙繞在絕緣材料制成的骨架上，當被測介質中有溫度梯度存在時，所測得的溫度是感溫元件所在范圍內介質層中的平均溫度。它是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅實體，它的外徑一般為φ3~φ20mm，通常φ8mm。它與一般熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測端面的實際溫度，適用于測量液體和其他機件的端面溫度。防爆PT100熱電阻通過特殊結構的接線盒，把其外殼內部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發生的爆炸局限在接線盒內，生產現場不會引超爆炸。PT100熱電阻可用于Bla~B3c級區內具有爆炸危險場所的溫度測量。

熱電阻種類

1、普通型熱電阻

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同般采用三線制或四線制。

2、鎧裝熱電阻

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實體，它的外徑一般為φ2--φ8mm，zui小可達φmm。與普通型熱電阻相比，它有下列優點：

①體積小，內部無空氣隙，熱慣性上，測量滯后??；

②機械性能好、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際溫度，適用于測量軸瓦和其他機件的端面溫度。

4、隔爆型熱電阻

隔爆型熱電阻通過特殊結構的接線盒，把其外殼內部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發生的爆炸局限在接線盒內，生產現場不會引起爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla--B3c級區內具有爆炸危險場所的溫度測量。

測溫技術

PT100熱電阻與普通型熱電阻相比，它有下列優點：

·熱響應時間短，減小動態誤差；
·直徑小，長度不受限制（三線制電阻受線長影響?。?；
·測量精度高，紹興中儀的PT100熱電阻均采用德國進口A級電阻，性能可靠穩定；
·統一設計產品，接口尺寸通用，互換性好；
·采用裝配式結構，零件分解性好，維修方便；更換易損件成本低；
·體積小，內部無空氣隙，熱慣性上，測量滯后??；
·機械性能好、耐振，抗沖擊；
·鎧裝式能彎曲，便于安裝；
·使用壽命長。

絕緣電阻裝配鉑熱電阻的常溫絕緣電阻應不小于100MΩ，常溫絕緣電阻的試驗電壓為10~100V DC。自熱影響：鉑電阻允許通過的zui大電流為5mA，由此產生的溫升不大于0.3℃。熱響應時間：在溫度出現階躍變化時，熱電阻的輸出變化至相當于該階躍變化的50%，所需要的時間，稱為熱響應時間，用τ0.5表示。熱電阻時間常數熱惰性級別時間常數（秒）熱惰性級別時間常數（秒）Ⅰ90－180Ⅲ10－30Ⅱ30－90Ⅳ10。
熱電阻的公稱壓力：一般是指在工作溫度下保護管所能承受的靜態外壓而不破裂。熱電阻zui小插入深度：應不小于其保護套管外徑的8－10倍。絕緣電阻：當周圍空氣溫度為15－35℃，相對濕度<80%時，絕緣電阻20兆歐（電壓100V）。具有防濺式接線盒的絕緣電阻應2兆歐（電壓100V）熱電阻感溫元件在0℃ 時電阻值（R0）及其與在100℃時的電阻值（R100）比值：比值=R100/R分度號為Pt10、Pt100時；R100/R0=1.3850±0.001分度號為Cu50、Cu100時；R100/R0=1.3850±0.002

備注：

Pt100熱電阻精度等級：
A級PT100：±(0.15+0.002|t|)
B級PT100：±(0.30+0.005|t|)
注：|t|為實測溫度的絕對值。

產品執行標準：IEC751、JB/T8623-1997、JB/T8622-1997。

接線與安裝

接線方式

1、二線制：在PT100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要求較低的場合。

2、三線制：在PT100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zui常用的方式，采用三線制PT100熱電阻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，紹興中儀的PT100熱電阻常規都采用這種三線制的形式。

3、四線制：在PT100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?？梢娺@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。

安裝要求

對PT100熱電阻的安裝，應注意有利于測溫準確，安全可靠及維修方便，而且不影響設備運行和生產操作。要滿足以上要求，在選擇對熱電阻的安裝部位和插入深度時要注意以下幾點：

1、為了使熱電阻的測量端與被測介質之間有充分的熱交換，應合理選擇測點位置，盡量避免在閥門，彎頭及管道和設備的死角附近裝設熱電阻。

2、帶有保護套管的熱電阻有傳熱和散熱損失，為了減少測量誤差，熱電阻應該有足夠的插入深度：

1）對于測量管道中心流體溫度的熱電阻，一般都應將其測量端插入到管道中心處(垂直安裝或傾斜安裝)。比如被測流體的管道直徑是200毫米，那熱電阻插入深度應選擇100毫米左右；

2）對于高溫高壓和高速流體的溫度測量(如主蒸汽溫度)，為了減小保護套對流體的阻力和防止保護套在流體作用下發生斷裂，可采取保護管淺插方式或采用熱套式熱電阻。淺插式的熱電阻保護套管，其插入主蒸汽管道的深度應不小于75mm；熱套式熱電阻的標準插入深度為100mm。

3）假如需要測量是煙道內煙氣的溫度，盡管煙道直徑為4m，熱電阻插入深度1m即可。

4）當測量原件插入深度超過1m時，應盡可能垂直安裝或加裝支撐架和保護套管。

3、熱電阻應盡量垂直裝在水平或垂直管道上，安裝時應有保護套管，以方便檢修和更換。

4、測量管道內溫度時，元件長度應在管道中心線上(即保護管插入深度應為管徑的一半)。

5、高溫區使用耐高溫電纜或耐高溫補償線。

提高工業電阻測溫準確性和穩定性的傳統手段都在元件純度、封裝技術、制作流程上下功夫；則從計算方法上給出了新思路，為精密鉑電阻和工業鉑電阻在溫度量值傳遞和溯源體系的完善奠定了基礎，可廣泛應用于工業PT100鉑電阻的測溫領域。

電阻絲直徑材料

常溫絕緣電阻

PT100熱電阻在環境溫度為15～35°C，相對濕度不大于80%，試驗電壓為10～100V（直流）電極與外套管之間的絕緣電阻>100MΩ。

測量端結構形式

PT100熱電阻測量端結構形式圖