熱電阻溫度傳感器種類
熱電阻溫度傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的變化而變化的原理，實(shí)現(xiàn)將溫度轉(zhuǎn)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(duì)這兩種溫度傳感器進(jìn)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(yīng)用最多的有鉑，銅等?，F(xiàn)已開始采用銦、錳、碳、銠等材料。
鉑易于提純．在氧化性介質(zhì)中，甚至高溫下，其物理化學(xué)性質(zhì)都很穩(wěn)定，目前國(guó)內(nèi)統(tǒng)—設(shè)計(jì)的—般工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)關(guān)系統(tǒng)一列成表格，稱為鉑電阻的分度表。
在測(cè)量精度要求不高，測(cè)量范圍較?。?50~150℃）的情況下，采用銅測(cè)溫電阻。銅電阻在此范周內(nèi)有好的穩(wěn)定性，強(qiáng)大的溫度系數(shù)，線性特性，而且易提純，價(jià)低廉，缺點(diǎn)是電阻率約為鉑的1／5.8，因此銅電阻用的銅絲細(xì)而長(zhǎng)，機(jī)械強(qiáng)度低。一般工業(yè)用電阻溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)主要包括測(cè)溫電阻元件、內(nèi)部導(dǎo)線、輸出引線端及保護(hù)管。
近年來，溫度檢測(cè)和控制有向高精度、高可靠性發(fā)展的傾向，特別是各種工藝的大型化、信息化及運(yùn)行效率的提高，對(duì)溫度傳感器提出了更高水平的要求。
在以往，鉑測(cè)溫電阻具有響應(yīng)速度慢、容易破損、難予測(cè)定狹窄位置的溫度等缺點(diǎn)，現(xiàn)在已逐漸使用能大幅度改善上述缺點(diǎn)的極細(xì)型鎧裝鉑測(cè)溫電阻，因而將使應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。
鉑測(cè)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(yè)的熱處理工藝；食品工業(yè)的各種自動(dòng)裝置；空調(diào)、冷凍冷藏工業(yè)；宇航和航空，物化設(shè)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(dǎo)體新型感溫元件，其電阻值的溫度系數(shù)很大、因此靈敏度很高。
下面介紹近來正在實(shí)現(xiàn)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(dǎo)線和陶瓷燒結(jié)在一起構(gòu)成珠形，也有在圓片或小方片燒結(jié)體的兩面安裝電極過程的片型或盤型。膜型是用蒸發(fā)或?yàn)R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(jié)而形成的厚膜元件。以往作為溫度傳感器使用時(shí)主要采用珠型，作為溫度補(bǔ)償元件主要采用盤型，現(xiàn)在將被小片型元件所取代。
小片型熱敏電阻質(zhì)量的提高，是由于近年來新型陶瓷燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展以及過去制作熱敏電阻的材料如Mn、Ni、Co等改成復(fù)合遷移氧化物的結(jié)果。
熱敏電阻溫度傳感器除了測(cè)量表面溫度，還可以用于溫度控制，如空調(diào)機(jī)、冰箱、鍋爐、汽車、工業(yè)農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等各方面的各種溫度控制及檢測(cè)。今后的發(fā)展方向是節(jié)能、高精度、低價(jià)格化，其需要量將進(jìn)一步增加，應(yīng)用面也將進(jìn)一步擴(kuò)大。
熱電阻溫度傳感器工作方式
熱電阻是把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻信號(hào)通過引線傳遞到計(jì)算機(jī)控制裝置或者其它一次儀表上。工業(yè)用熱電阻安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，與控制室之間存在一定的距離，因此熱電阻的引線對(duì)測(cè)量結(jié)果會(huì)有較大的影響。國(guó)標(biāo)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(dǎo)線來引出電阻信號(hào)的方式叫二線制：這種引線方法很簡(jiǎn)單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r，r大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長(zhǎng)度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測(cè)量精度較低的場(chǎng)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(yè)過程控制中的最常用的。
3、四線制：在熱電阻的根部?jī)啥烁鬟B接兩根導(dǎo)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(zhuǎn)換成電壓信號(hào)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(cè)。
熱電阻采用三線制接法。采用三線制是為了消除連接導(dǎo)線電阻引起的測(cè)量誤差。這是因?yàn)闇y(cè)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(gè)橋臂電阻，其連接導(dǎo)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(huán)境溫度變化，造成測(cè)量誤差。采用三線制，將導(dǎo)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(dǎo)線線路電阻帶來的測(cè)量誤差。
熱電阻溫度傳感器測(cè)量注意事項(xiàng)
1、插入深度
熱電阻測(cè)溫點(diǎn)的選擇是最重要的。測(cè)溫點(diǎn)的位置，對(duì)于生產(chǎn)工藝過程而言，一定要具有典型性、代表性，否則將失去測(cè)量與控制的意義。熱電偶插入被測(cè)場(chǎng)所時(shí)，沿著傳感器的長(zhǎng)度方向?qū)a(chǎn)生熱流。當(dāng)環(huán)境溫度低時(shí)就會(huì)有熱損失。致使熱電偶溫度傳感器與被測(cè)對(duì)象的溫度不一致而產(chǎn)生測(cè)溫誤差?？傊?，由熱傳導(dǎo)而引起的誤差，與插入深度有關(guān)。而插入深度又與保護(hù)管材質(zhì)有關(guān)。金屬保護(hù)管因其導(dǎo)熱性能好，其插入深度應(yīng)該深一些，陶瓷材料絕熱性能好，可插入淺一些。對(duì)于工程測(cè)溫，其插入深度還與測(cè)量對(duì)象是靜止或流動(dòng)等狀態(tài)有關(guān)，如流動(dòng)的液體或高速氣流溫度的測(cè)量，將不受上述限制，插入深度可以淺一些，具體數(shù)值應(yīng)由實(shí)驗(yàn)確定。［2］
2、響應(yīng)時(shí)間
接觸法測(cè)溫的基本原理是測(cè)溫元件要與被測(cè)對(duì)象達(dá)到熱平衡。因此，在測(cè)溫時(shí)需要保持一定時(shí)間，才能使兩者達(dá)到熱平衡。而保持時(shí)間的長(zhǎng)短，同測(cè)溫元件的熱響應(yīng)時(shí)間有關(guān)。而熱響應(yīng)時(shí)間主要取決于傳感器的結(jié)構(gòu)及測(cè)量條件，差別極大。對(duì)于氣體介質(zhì)，尤其是靜止氣體，至少應(yīng)保持30min以上才能達(dá)到平衡;對(duì)于液體而言，最快也要在5min以上。對(duì)于溫度不斷變化的被測(cè)場(chǎng)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(yīng)時(shí)間在毫秒級(jí)。因此，普通的溫度傳感器不僅跟不上被測(cè)對(duì)象的溫度變化速度出現(xiàn)滯后，而且也會(huì)因達(dá)不到熱平衡而產(chǎn)生測(cè)量誤差。最好選擇響應(yīng)快的傳感器。對(duì)熱電偶而言除保護(hù)管影響外，熱電偶的測(cè)量端直徑也是其主要因素，即偶絲越細(xì)，測(cè)量端直徑越小，其熱響應(yīng)時(shí)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(cè)介質(zhì)為氣態(tài)，那么保護(hù)管表面沉積的灰塵等將燒熔在表面上，使保護(hù)管的熱阻抗增大;如果被測(cè)介質(zhì)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(yīng)時(shí)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(jīng)常抽檢也是必要的。例如，進(jìn)口銅熔煉爐，不僅安裝有連續(xù)測(cè)溫?zé)犭娕紲囟葌鞲衅?，還配備消耗型熱電偶測(cè)溫裝置，用于及時(shí)校準(zhǔn)連續(xù)測(cè)溫用熱電偶的準(zhǔn)確度。
4、熱輻射
插入爐內(nèi)用于測(cè)溫的熱電阻溫度傳感器，將被高溫物體發(fā)出的熱輻射加熱。假定爐內(nèi)氣體是透明的，而且，熱電偶與爐壁的溫差較大時(shí)，將因能量交換而產(chǎn)生測(cè)溫誤差。一般情況下，為了減少熱輻射誤差，應(yīng)增大熱傳導(dǎo)，并使?fàn)t壁溫度盡可能接近熱電偶的溫度。另外，熱電偶安裝位置，應(yīng)盡可能避開從固體發(fā)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(cè)量的四個(gè)因素，在使用的時(shí)候我們應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)實(shí)際情況，保證最佳的測(cè)量的效果。