热电阻(thermal resistor)或RTD(Resistance Temperature Detector)是中低温区(一般为-200℃800℃,也有说法为-200℃500℃)常用的一种温度检测器。以下是对热电阻的详细介绍:

一、测温原理

热电阻的测温原理是基于导体或半导体的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。当金属导体的温度升高时,金属内部原子晶格的振动会加剧,导致自由电子在金属导体中通过时的阻碍增加,宏观上表现为电阻率增大和电阻值上升,这被称为正温度系数效应。热电阻就是利用这一效应,通过测量电阻值的变化来推算出温度的变化。

二、主要种类

热电阻的主要种类包括:

  1. 普通型热电阻:具有结构简单、使用方便等特点,但在恶劣环境下可能受影响。

  2. 铠装热电阻:由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体,具有体积小、内部无空气隙、热惯性低、测量滞后小等特点。此外,它还具备良好的机械性能,耐振抗冲击,并能方便地弯曲以适应不同的安装需求。铠装热电阻的使用寿命也相当长,且适用于环境恶劣的场合。

  3. 端面热电阻:感温元件由经过特殊处理的电阻丝材精巧绕制,并紧密贴附在温度计的端面上。相较于常规轴向热电阻,它能更为精准且迅速地反映被测端面的真实温度,特别适用于测量轴瓦及其他机件端面的温度状况。

  4. 隔爆型热电阻:通过其独特结构的接线盒,将外壳内部可能因火花或电弧引发的爆炸性混合气体局限在盒内,从而确保生产现场的安全,避免爆炸事故的发生。此类热电阻特别适用于具有爆炸危险的场所进行温度测量。

三、材料与应用

热电阻大都由纯金属材料制成,应用多的是铂和铜,此外,已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。其中,铂热电阻的测量度是的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系,温度系数大,适用于无腐蚀介质,但超过150℃时易被氧化。

四、特点与优势

  1. 测量高:热电阻传感器材料的电阻温度特性稳定,复现性好,因此具有较高的测量。

  2. 测量范围广:尤其在低温方面表现出色。

  3. 易于使用:在自动测量和远距离测量中易于使用。

  4. 输出信号大:与热电偶相比,热电阻在相同温度下的输出信号较大,更易于测量。

五、使用注意事项

  1. 安装:热电阻的安装应注意有利于测温准确、安全可靠及维修方便,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合理选择测点位置,并尽量避免在阀门、弯头及管道和设备的死角附近装设热电阻。同时,热电阻应尽量垂直装在水平或垂直管道上,安装时应有保护套管,以方便检修和更换。

  2. 导线选择:热电阻与显现仪表的衔接导线应采用绝缘铜线,不得运用热电偶的补偿导线。铜线的电阻值应按显现仪表技术条件规则的数据选配,导线的电阻值可用直流均衡电桥来调整。

  3. 并联使用:不能把一个热电阻与两个显现仪表并联运用,只有双支式热电阻才能够用来和两个显现仪表一同运用。

综上所述,热电阻是一种基于电阻值随温度变化而变化的特性进行温度测量的元件,具有测量高、测量范围广、易于使用等优点,在工业自动化和温度控制领域有着广泛的应用。