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1 相关知识
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2 实训3-2
金属热电阻一般适用于-200～+960℃范围内的温度以及和温度有关的测量，在工业上应用广泛，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠。
1.金属热电阻的工作原理
金属热电阻是基于导体电阻值随着温度的升高而增大的特性来测量温度的。只要测量出热电阻的阻值变化，就可以知道实际的温度。目前用于制作热电阻的材料主要是铂和铜，随着科技的发展，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。
(1)铂热电阻
铂热电阻的性能较好，具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽（-200～+960℃）等特点。铂热电阻的电阻值和温度的关系式为，
在-200oC～0oC之间：Rt=R0［1+At+Bt2+Ct3(t-100)］ （3-7）
在0oC～+960oC之间：Rt = R0(1+At+Bt2) （3-8）
式（3-7）、（3-8）中，Rt为温度t时的阻值；R0为温度为0℃时对应的电阻值；A、B、C为温度系数。在ITS-90标准中，其中A=3.9083×10-13/℃，B=-5.775×10-7/℃2，C=-4.183×10-12/℃4。我国最常用的铂热电阻有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等几种，它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000，每种铂热电阻都有自己的分度表，即Rt-t关系表。只要测量得到铂热电阻的阻值就可以通过分度表找到对应的温度，目前常用的是Pt100。
(2)铜热电阻
铜热电阻的电阻温度系数较大、线性性好、价格便宜等特点，但是由于铜在高温下易氧化，所以只能测温范围较小，只适合于-50～+150℃的低温场合。铂热电阻的电阻值和温度的关系式为，
R=R
（1+αt） （3-9）
式中：α为铜热电阻的温度系数，α=4.28×10-3/℃。与铂热电阻相比铜热电阻的温度系数要大一些。目前常用的铜热电阻有R0=50Ω和R0=100Ω两种，它们的分度号为Cu50和Cu100。其中Cu50的应用广泛。
2.金属热电阻的结构
热电阻广泛应用于各种条件下的温度测量，目前常见的结构有普通型热电阻、铠装型热电阻、薄膜热电阻等，如图3-9所示。
（a）普通型热电阻 （b）铠装型热电阻 （c） 薄膜热电阻
图3-9 热电阻的外形
普通型热电阻主要由电阻体、绝缘管、保护套管和接线盒等主要部分组成。其中电阻丝常采用双线绕制，制成无感电阻，如图3-10所示为铂热电阻的结构。
1-线圈骨架 2-铂电阻丝 3—引线
图3-10 铂热电阻结构
铠装型热电阻比装配式热电阻直径小，易弯曲，抗震性好，适宜安装在装配式热电阻无法安装的场合。在保护套管和热电阻之间填充绝缘材料粉末，常用的绝缘材料有氧化镁、氧化铝等，使其具有很强的抗污染和优良的机械强度。
薄膜热电阻采用真空蒸发、磁控溅射等工艺，在耐高温基底上附着金属薄膜，其尺寸可以小到几平方毫米，可以精确测量局部温度，热响应速度快。
3.金属热电阻的测量转换电路
热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件，通常需要把电阻信号通过测量转换电路如电桥，将其信号传递到计算机控制装置或者其它二次仪表上。常用的引线方式有三种。
（a）二线制 （b）三线制 （c）四线制
图3-11 金属热电阻的引线方式
（1）二线制接线
二线制接线即在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号。这种引线方式最简单。但由于连接导线必然存在引线电阻r，r的大小与导线的材质和长度等因素有关。引线电阻引起的变化会引起附加误差。因此，这种引线方式只适用于引线不长、测量精度要求较低的场合。
（2）三线制接线
三线制接线即在热电阻根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制。这种方式通常与电桥配套使用，可以较好地消除引线电阻的影响，是工业过程中最常用的引线方式。
（3）四线制接线
四线制接线在热电阻根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把Rt转换为电压信号U，再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可以完全消除引线电阻的影响，主要用于高精度的温度检测。
