[科普中国]-热电阻传感器

热电阻传感器是利用导体的电阻随温度变化的特性，对温度和湿度有关的参数进行检测的装置。

简介热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。大多数热电阻在温度升高1℃时电阻值将增加0.4% ~ 0.6%。热电阻大都由纯金属材料制成，应用最多的是铂和铜，此外，已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。

热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃～+500℃范围内的温度。并且随着科技的发展热电阻传感器的测温范围也随着扩展，低温方面已成功地应用于1 ~ 3K的温度测量中，高温方面也出现了多种用于1000 ~ 1300℃的热电阻传感器1。

热电阻传感器分类1.NTC热电阻传感器：

该类传感器为负温度系数传感器，即：传感器阻值随温度的升高而减小；

2.PTC热电阻传感器：

该类传感器为正温度系数传感器，即：传感器阻值随温度的升高而增大。

安装要求对热电阻的安装，应注意有利于测温准确,安全可考及维修方便，而且不影响设备运行和生产操作。要满足以上要求，在选择对热电阻的安装部位和插入深度时要注意以下几点：

1、为了使热电阻的测量端与被测介质之间有充分的热交换，应合理选择测点位置，尽量避免在阀门，弯头及管道和设备的死角附近装设热电阻。

2、带有保护套管的热电阻有传热和散热损失，为了减少测量误差，热电偶和热电阻应该有足够的插入深度：

(1)对于测量管道中心流体温度的热电阻,一般都应将其测量端插入到管道中心处(垂直安装或倾斜安装)。如被测流体的管道直径是200毫米，那热电阻插入深度应选择100毫米。

(2)对于高温高压和高速流体的温度测量(如主蒸汽温度)，为了减小保护套对流体的阻力和防止保护套在流体作用下发生断裂，可采取保护管浅插方式或采用热套式热电阻，浅插式的热电阻保护套管，其插入主蒸汽管道的深度应不小于75mm；热套式热电阻的标准插入深度为100mm；

(3)假如需要测量是烟道内烟气的温度，尽管烟道直径为4m，热电阻插入深度1m即可。

(4)当测量原件插入深度超过1m时，应尽可能垂直安装，或加装支撑架和保护套管2。

工作原理热电阻是利用物质在温度变化时，其电阻也随着发生变化的特征来测量温度的。当阻值变化时，工作仪表便显示出阻值所对应的温度值。

热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻率随温度的变化而变化的原理制成的。铂属贵重金属,具有耐高温、温度特性好、使用寿命长等特点，因而得到广泛应用。

铂电阻阻值与温度之间的关系是非线性，即Rt = R0 ( I +αt +βt2 ) ( t在0～630℃之间)

(1)式中：Rt —铂热电阻的电阻值，Ω；R0 —铂热电阻在0℃时的电阻值，R = 100Ω；α—一阶温度系数，α = 3.908 ×10 -3 ( ℃)β—二阶温度系数，β = 5.802 ×10 -7 ( ℃)在实际测温电路中，测量的是铂电阻的电压量，因而需由铂热电阻的电阻值推导出相应的电压值与温度之间的函数关系，即Ut = f (Rt ) = f[ f ( t) ]。

(2)从而计算出(即测量)实际的温度。

热电阻传感器的主要优点①测量精度高；热电阻传感器之所以有较高的测量精度，主要是一些材料的电阻温度特性稳定，复现性好。其次，与热电偶相比，它没有参比端误差问题；

②有较大的测量范围，尤其在低温方面；

③易于使用在自动测量和远距离测量中。

测量应用现代汽车中，装备有各种新型的电子控制设备，这些设备使用各种热敏电阻作为传感元件，温度传感器就是其中一种。温度传感器广泛的应用于控制气缸加热和冷却温度、进气与排气温度以及空调温度等3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学