PT100熱電阻

PT100熱電阻分度表

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(shí)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(qū)zui常用的一種溫度檢測儀器。熱電阻測溫是基于鉑電阻導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而成正比增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的，當(dāng)阻值變化時(shí)，二次儀表如數(shù)顯表，記錄儀等便顯示出電阻值所對應(yīng)的溫度值。它的主要特點(diǎn)是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精確度zui高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。

PT100的阻值與溫度變化關(guān)系為：當(dāng)溫度為0℃時(shí)PT100電阻體的阻值為100歐姆，在100℃時(shí)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(guān)系式表示，即

Rt=Rt0[1+α(t-t0)]　式中，Rt為溫度t時(shí)的阻值；Rt0為溫度t0（通常t0=0℃）時(shí)對應(yīng)電阻值；α為溫度系數(shù)。PT100熱電阻一般適用于-200~600℃范圍內(nèi)的溫度測量，其特點(diǎn)是測量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在工程控制中的應(yīng)用極其廣泛。其實(shí)從電阻隨溫度的變化來看，大部分金屬導(dǎo)體都有這個(gè)性質(zhì)，但并不是都能用作測溫?zé)犭娮?，作為熱電阻的金屬材料一般要求：盡可能大而且穩(wěn)定的溫度系數(shù)、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(nèi)具有穩(wěn)定的化學(xué)物理性能、材料的復(fù)制性好、電阻值隨溫度變化要有間值函數(shù)關(guān)系（zui好呈線性關(guān)系）。

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

PT100的優(yōu)勢

PT100熱電阻的受熱部分（感溫元件）是用細(xì)金屬絲均勻地雙繞在絕緣材料制成的骨架上，當(dāng)被測介質(zhì)中有溫度梯度存在時(shí)，所測得的溫度是感溫元件所在范圍內(nèi)介質(zhì)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(jiān)實(shí)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(shí)際溫度，適用于測量液體和其他機(jī)件的端面溫度。防爆PT100熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場不會(huì)引超爆炸。PT100熱電阻可用于Bla~B3c級區(qū)內(nèi)具有爆炸危險(xiǎn)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(dǎo)線電阻的變化會(huì)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(jiān)實(shí)體，它的外徑一般為φ2--φ8mm，zui小可達(dá)φmm。與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：

①體積小，內(nèi)部無空氣隙，熱慣性上，測量滯后??；

②機(jī)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(jì)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(shí)際溫度，適用于測量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。

4、隔爆型熱電阻

隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場不會(huì)引起爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla--B3c級區(qū)內(nèi)具有爆炸危險(xiǎn)場所的溫度測量。

測溫技術(shù)

PT100熱電阻與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：

·熱響應(yīng)時(shí)間短，減小動(dòng)態(tài)誤差；
·直徑小，長度不受限制（三線制電阻受線長影響小）；
·測量精度高，紹興中儀的PT100熱電阻均采用德國進(jìn)口A級電阻，性能可靠穩(wěn)定；
·統(tǒng)一設(shè)計(jì)產(chǎn)品，接口尺寸通用，互換性好；
·采用裝配式結(jié)構(gòu)，零件分解性好，維修方便；更換易損件成本低；
·體積小，內(nèi)部無空氣隙，熱慣性上，測量滯后??；
·機(jī)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(yīng)不小于100MΩ，常溫絕緣電阻的試驗(yàn)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(chǎn)生的溫升不大于0.3℃。熱響應(yīng)時(shí)間：在溫度出現(xiàn)階躍變化時(shí)，熱電阻的輸出變化至相當(dāng)于該階躍變化的50%，所需要的時(shí)間，稱為熱響應(yīng)時(shí)間，用τ0.5表示。熱電阻時(shí)間常數(shù)熱惰性級別時(shí)間常數(shù)（秒）熱惰性級別時(shí)間常數(shù)（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(hù)管所能承受的靜態(tài)外壓而不破裂。熱電阻zui小插入深度：應(yīng)不小于其保護(hù)套管外徑的8－10倍。絕緣電阻：當(dāng)周圍空氣溫度為15－35℃，相對濕度<80%時(shí)，絕緣電阻20兆歐（電壓100V）。具有防濺式接線盒的絕緣電阻應(yīng)2兆歐（電壓100V）熱電阻感溫元件在0℃ 時(shí)電阻值（R0）及其與在100℃時(shí)的電阻值（R100）比值：比值=R100/R分度號為Pt10、Pt100時(shí)；R100/R0=1.3850±0.001分度號為Cu50、Cu100時(shí)；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(shí)測溫度的絕對值。

產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：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(dǎo)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(dǎo)線必然存在引線電阻r，r大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長度的因素有關(guān)，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(yè)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(dǎo)線電阻引起的測量誤差。這是因?yàn)闇y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量誤差，紹興中儀的PT100熱電阻常規(guī)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(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(yīng)注意有利于測溫準(zhǔn)確，安全可靠及維修方便，而且不影響設(shè)備運(yùn)行和生產(chǎn)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(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

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

2、帶有保護(hù)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(hù)套對流體的阻力和防止保護(hù)套在流體作用下發(fā)生斷裂，可采取保護(hù)管淺插方式或采用熱套式熱電阻。淺插式的熱電阻保護(hù)套管，其插入主蒸汽管道的深度應(yīng)不小于75mm；熱套式熱電阻的標(biāo)準(zhǔn)插入深度為100mm。

3）假如需要測量是煙道內(nèi)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(dāng)測量原件插入深度超過1m時(shí)，應(yīng)盡可能垂直安裝或加裝支撐架和保護(hù)套管。

3、熱電阻應(yīng)盡量垂直裝在水平或垂直管道上，安裝時(shí)應(yīng)有保護(hù)套管，以方便檢修和更換。

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

5、高溫區(qū)使用耐高溫電纜或耐高溫補(bǔ)償線。

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

電阻絲直徑材料

常溫絕緣電阻

PT100熱電阻在環(huán)境溫度為15～35°C，相對濕度不大于80%，試驗(yàn)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(jié)構(gòu)形式

PT100熱電阻測量端結(jié)構(gòu)形式圖