熱電阻是一種電阻性溫度傳感器,它的電阻值隨temperature變化而變化。熱電阻的電阻值的大小與材料的種類,長度、橫截面積、溫度系數的物理參數有關。
一般而言,鉑熱電阻是目前應用廣泛的一種熱電阻,其電阻值在室溫(25°C)下,約為100Ω左右。常用的電壓信號輸入(4-20mA)型傳感器,一般在標準條件下,使用100Ω的鉑熱電阻元件。
使用時根據需要,還可以采用銅、鎳、鉻等作為熱電阻材料,其電阻值要稍小。此外,還有其他熱電阻材料,如鎂、鎂硼、硅等,在特定溫度范圍具有較高的電阻溫度系數,因此在一些特別場合下也會被使用。
當一根金屬導線的一端被放在溫度為T1的熱源上,另一端放在溫度為T2的冷源上時,該導線一端的溫度會升高,另一端溫度會下降,溫度差會使電子在導線內部形成復雜的運動,產生熱電動勢(Peltier電動勢),并且引起導線內部的電荷堆積,形成熱電流。這種現象被稱為熱電效應。
熱電阻的工作原理就是利用了熱電效應。他基于熱電效應而生成的溫度有規律的變化(鉑熱電阻元件電阻隨溫度線性變化),用測量電路進行采樣、解析、計算,就能輸出環境溫度等物理量。
相比于其他電阻傳感器,熱電阻有以下優勢:
靈敏度高、線性好等特點;
可以測量溫度范圍寬、不需要電源等特點,同時使用起來又很靈活;
鎳、銅等貴重金屬材料制作,其優異,長壽命等特性奠定了它在各種嚴苛環境中的不可替代性。
鉑熱電阻是目前應用廣泛的一種熱電阻,在航空、車輛、軌道交通、船舶等運輸領域,以及工業傳感、制冷空調等領域,都有著廣泛的應用。而使用銅、鎳、鉻等作為熱電阻材料的熱電阻,則更廣泛地應用于高溫爐、加熱爐、窯爐、真空爐等工業溫度測量方面。
當然,熱電阻并不是的。因為其響應速度比熱敏電阻慢,不能實時進行溫度變化測量,同時需要使用匹配的自動補償電路來抵消傳感器連接線或鉛絲中的電阻變化,這使得其適用范圍存在一定的限制。
熱電阻通常不能安裝在有沖擊和震動的地方,不能被曝曬在陽光下和遭受雨淋;
一般情況下,鉑熱電阻工作在惰性氣氛下,不易碳化;應該每年檢查一次電流電壓線路是否正確、表顯是否正確,并注意保護溫度計保護管及桿狀框架的外觀狀態;
鉑熱電阻接頭應該保持干燥且清潔;
無磁場、低濕度的環境下,放置時不得將鉑熱電阻彎曲。
總之,在使用熱電阻時,應該注意其特性及使用限制,正確地進行安裝、調試和維護,才能使其正常工作并延長其使用壽命。