2.3 金屬熱電阻傳感器

金屬熱電阻傳感器一般稱作熱電阻傳感器，是利用金屬導體的電阻值隨溫度的變化而變化的原理進行測溫的。最基本的熱電阻傳感器是由熱電阻、連接導線及顯示儀表組成，如圖2-13所示。熱電阻廣泛用來測量-220～+850℃范圍內的溫度，少數情況下，低溫可測量至1 K（-272℃），高溫可測量至1000℃。金屬熱電阻的主要材料是鉑和銅。

2.3.1 熱電阻的溫度特性

熱電阻的溫度特性，是指熱電阻Rt隨溫度變化而變化的特性，即Rt-t之間的函數關系。

1．鉑熱電阻的電阻-溫度特性

鉑電阻的特點是測溫精度高，穩定性好，所以在溫度傳感器中得到了廣泛應用。鉑電阻的應用范圍為-200～+850℃。

鉑電阻的電阻-溫度特性方程，在-200～0℃的溫度范圍內為：

在0～+850℃的溫度范圍內為：

式（2-10）和式（2-11）中Rt和R0分別為t和0℃時的鉑電阻值；A、B和C為常數，其數值為：

A =3.9684 ×10-3/℃

B =-5.847 ×10-7/℃2

C =-4.22 ×10-12/℃4

由上可知t=0℃時的鉑電阻值為R0，我國規定工業用鉑熱電阻值有R0=10 Ω和R0=100 Ω兩種，它們的分度號分別為Pt10和Pt100，其中Pt100為常用。鉑熱電阻不同分度號亦有相應分度表，即Rt-t的關系表，這樣在實際測量中，只要測得熱電阻的阻值Rt，便可從分度表上查出對應的溫度表。

2．銅熱電阻的電阻-溫度特性

由于鉑是貴金屬，故在測量精度要求不高，溫度范圍在-50～+150℃時普遍采用銅電阻。銅電阻與溫度間的關系為：

由于α2、α3比α1小得多，所以可以簡化為：

式（2-12）和式（2-13）中，Rt是溫度為t時銅電阻值；R0是溫度為0℃時銅電阻值；α1是常數，α1=4.28 ×10/℃。

銅電阻的R0分度號Cu50為50 Ω, Cu100為100 Ω。

銅易于提純，價格低廉，電阻-溫度特性線性較好；但電阻率僅為鉑的幾分之一。因此，銅電阻所用阻絲細而且長，機械強度較差，熱慣性較大；在溫度高于100℃以上或侵蝕性介質中使用時，易氧化，穩定性較差。因此，銅電阻只能用于低溫及無侵蝕性的介質中。

2.3.2 熱電阻傳感器的結構

熱電阻傳感器由電阻體、絕緣套管、保護套管、引線和接線盒等組成，如圖2-14所示。

熱電阻傳感器外接引線如果較長時，引線電阻的變化會使測量結果有較大誤差，為減小誤差，可采用三線式電橋連接法測量電路或四線電阻測量電路，具體可參考有關資料。