從物理學(xué)中我們知道,導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)的電阻值是隨著溫度的變化而變化的,一般說(shuō)來(lái),它們之間有如下關(guān)系,即
R=f(t)
通常用電阻溫度系數(shù)α來(lái)描述電阻值隨著溫度變化而變化這一特性,它的定義是:在某一溫度間隔內(nèi),溫度變化1℃時(shí)的電阻相對(duì)變化量,單位為1/℃。
金屬導(dǎo)體的電阻一般隨溫度升高而增大,α為正值,稱(chēng)為正的電阻溫度系數(shù)。用于測(cè)溫的半導(dǎo)體材料的α為負(fù)值,即具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)。各種材料的α值并不相同,對(duì)純金屬而言,一般為0.38%~0.68%左右。它的大小與導(dǎo)體本身的純度有關(guān),α越大,導(dǎo)體材料的純度越高。通常用電阻比來(lái)表示材料的純度,代表在1OO℃時(shí)的電阻值,代表在0℃時(shí)的電阻值。而半導(dǎo)體的電阻值卻隨著溫度的升高而減少,在2O℃左右,溫度每變化1℃,其電阻值要變化-2~-6[%]。若能設(shè)法測(cè)出電阻值的變化,就可相應(yīng)地確定溫度的變化,達(dá)到測(cè)溫的目的。電阻溫度計(jì)就是利用導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)的電阻值隨著溫度變化這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。即把溫度變化所引起導(dǎo)體電阻變化,通過(guò)測(cè)量橋路轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),然后送入顯示儀表以指示或記錄被測(cè)溫度。
1.鉑熱電阻(-200~850℃)
鉑熱電阻的特點(diǎn)是測(cè)量精度高,穩(wěn)定性好、性能可靠,但是在還原性介質(zhì)中,特別是在高溫下很容易被從氧化物中還原出來(lái)的蒸汽所玷污而變脆,并改變電阻與溫度間關(guān)系。為了克服上述缺點(diǎn)使用時(shí)熱電阻芯應(yīng)裝在保護(hù)套管中。
2.銅熱電阻(-50~150℃)
工業(yè)上常用銅熱電阻來(lái)測(cè)量-5O℃~+15O℃范圍的溫度,銅容易提純,價(jià)格比鉑便宜很多,電阻溫度系數(shù)大且關(guān)系是線(xiàn)性的,所以制成一定電阻值的熱電阻時(shí),與鉑相比,若電阻絲的長(zhǎng)度相同時(shí),則銅電阻絲就很細(xì),機(jī)械強(qiáng)度降低,若線(xiàn)徑相同,長(zhǎng)度則增加許多倍,體積增大。此外,銅在1OO℃以上容易氧化,抗腐蝕性能又差,所以工作溫度不超過(guò)15O℃。
3.鎳熱電阻(-60~180℃)
鎳熱電阻的溫度系數(shù)大,靈敏度比鉑和銅的高,常用來(lái)測(cè)量-6O℃~+18O℃范圍的溫度。由于鎳熱電阻的制造工藝較復(fù)雜,很難獲得α相同的鎳絲,因此它的測(cè)量準(zhǔn)確度低于鉑熱電阻,我國(guó)目前規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻的分度號(hào)有Ni100,Ni300,Ni500。
4.半導(dǎo)體熱敏電阻