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1、铂热电阻传感器高祥 ，运输 0801，3080405018 【摘要】：当今社会是一个科技高速发展的时代，随着社会的快速发展，传感器技术被广泛 运用到各行各业中去。本文主要讲述了金属热电阻传感器在工业上的应用，以最常见的铂热 电阻为主线，对其主要工作原理、产品结构、性能以及一些相关参数进行了详细的介绍，并 且参照丹东科亮电子有限公司的热电阻传感器，介绍了铂热电阻在小型、大型、高压型电机 以及轴承运用中的技术参数以及对其具体结构的分析；同时例举了铂热电阻传感器在医学血 站冷链中的具体应用这样一个案例，充分体现了铂热电阻温度传感在多领域的广泛应用。 【关键字】：铂热电阻传感器；电机；血站冷链引言解放
2、初期，国内仅在沿海城市有几个修配厂。 1956 年随着新中国 156 个大型建设 项目的开工，我国从原来民主德国引进技术生产铂热电阻，由西安仪表厂独家生产。 当时只有玻璃骨架， 因为需要玻璃和铂丝的膨胀系数一致， 玻璃委托北京玻璃厂生产。 在计划经济时代，铂丝是稀有贵金属，是国家专控物资，由人民银行计划调配。随有 了北玻拿玻璃换铂丝，然后北玻掌握这项技术。随后是兄弟厂传帮带，上仪和川仪掌 握这项技术。改革开放初期 80 年代，西仪的老一辈专家退休后回到家乡江苏利用这项 技术办企业，随后星星之火成燎原。近年来，热电阻引人注目的发展是：将温度传感器 与变送器结合，并将变送器高度集成化，装在接线盒内
3、构成一体。将测得的信号毫伏值转换 成420mA的标准信号，送到控制室，不仅节约了补偿导线的费用，而且还可克服远距离传 送的不可靠性。铂热电阻作为目前工业上广泛使用的热电阻传感器，其被运用到钢铁、石油 化工的各种工艺过程；纤维等工业的热处理工艺；食品工业的各种自动装置；空调、冷冻冷 藏工业；宇航和航空、物化设备及化工槽等领域。当然，由于铂热电阻本身存在响应速度慢、 容易损坏、难于测定狭窄位置的温度等缺陷，现在逐渐使用能大幅度改善这些缺点的极细型 铠装铂测温电阻来使其应用领域进一步扩大。一 铂热电阻传感器工作原理介绍热电阻是利用物质在温度变化时，其电阻也随着发生变化的特征来测量温度的。 当阻值变化
4、时，工作仪表便显示出阻值所对应的温度值。热电阻传感器主要是利用电 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。在温度检测精度要 求比较高的场合，这种传感器比较适用。热电阻传感器分类：1. NTC热电阻传感器：该类传感器为负温度系数传感器，即，传感器阻值随温度的升高而减小；2. PTC热电阻传感器：该类传感器为正温度系数传感器，即，传感器阻值随温度的升高而增大。热电阻传感器又可分为金属热电阻传感器、半导体热电阻传感器两种，工业上常用的是 金属热电阻传感器，金属热电阻的材料要求：电阻温度系数要大，以提高热电阻的灵敏度； 电阻率尽可能大，以便减小电阻体尺寸；热容量要小，以便提高热电阻的
5、响应速度；在测量 范围内，应具有稳定的物理和化学性能；电阻与温度的关系最好接近于线性；应有良好的可 加工性，且价格便宜。使用最广泛的热电阻材料是铂和铜目前较为广泛的金属热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200 C+500 C范围内的温度。铂热电阻是一种精度高，灵敏度高的传感器，其线性温度值优于其他电阻式热传感器，性能稳定，可靠性高。长时间稳定的复现性可达 10-4 K ，是目前测温复现性 最好的一种温度计。铂电阻的精度与铂的提纯程度有关百度电阻比：W(100)= R /R100 0W (100 )越高，表示铂丝纯度越高
6、，国际实用温标规定，作为基准器的铂电阻，W(100 )三1.3925目前技术水平已达到W( 100 )= 1.3930，工业用铂电阻的纯度W( 100)为 1.3871.390。铂丝的电阻值与温度之间的关系，即特性方程如下：当温度t在一200CW t W0C时：R =R 1+At+Bt 2+C(t-100)t 3t0当温度t在0CW t W 650 C时：R=R (1+At+Bt 2)t0一般铂热电阻产品分为小型电机用铂热电阻传感器、 大型电机用铂热电阻传感器、 高压电机用铂热电阻传感器与轴承用铂热电阻传感器。产品安装简便，与 KLB 智能型 温度控制仪配合使用可直接显示电机的线圈及轴承的实际
7、工作原理。二 铂热电阻传感器的分类铂热电阻传感器的分度号有2种，分别是pt 100与pt 1000。它们指当环境温度为0C时的阻值。如 pt 100 是 100Q , ptl000 是 1000Q。三 铂热电阻传感器的结构铂热电阻结构示意图四 铂热电阻传感器的信号连接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引线传递到计算机控制装置或者其它一次仪表上。工业用热电阻安装在生产现场，与控制室之间存在一定的距离，因此热电阻的引线对测量结果会有较大的影响。目前热电阻的引线主要有三种方式二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制：这种 引线方法很简单，但由
8、于连接导线必然存在引线电阻r，r大小与导线的材质和长度的 因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合三线制：在热电阻的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，可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过 程控制中的最常用的。四线制：在热电阻的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R转换成电压信号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完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。热电阻采用三线制接法。采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的测量误差。 这是因为测量热电阻的电路一般是
9、不平衡电桥。热电阻作为电桥的一个桥臂电阻，其 连接导线（从热电阻到中控室）也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电阻是未知的且 随环境温度变化，造成测量误差。采用三线制，将导线一根接到电桥的电源端，其余 两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，这样消除了导线线路电阻带来 的测量误差工业用热电阻一般采用三线制接法：RRRRriAERERRR,RA(b)G检流计，R1 , R2 , R3固定电阻，R a零位调节电阻，R t 热电阻之内。5.2 自热测试将PtlOO传感器放在冰水混合物中，同时使PtlOO通入1mA电流，此时电阻值增量：1mA时为 0.02Q （约 0.05D5.3 等级允差温度阻
10、值A级B级cQcQ-10060.250.350.140.80.3201000.150.060.30.012100138.510.350.140.80.30200175.860.550.201.30.48250194.100.6950.231.58 0.55300212.050.750.271.8 0.645.4 Pt100 分度表温度0102030405060708090100阻值100.0103.9107.7111.6115.5119.4123.2127.0130.9134.7138.5温度110120130140150160170180190200阻值142.2146.0149.8153.
11、8157.8164.0164.7168.4172.1175.8注：PtlOO的阻值为上表中阻值RX10即可六 国内外铂热电阻传感器的技术性能分析对比6.1 国内小型电机用铂热电阻传感器6.1.1 特点该类传感器体积小（常规传感器尺寸为3X16 mm、4X32 mm）,安装简单，适用于机座 号 H355 以下的电机。6.1.2 技术指标型号测温范围分度号允差等级探头材料外形尺寸0 C时的阻值热响应 时间T0.5 （秒）绝缘电 阻(500V 5V)WZP-3X16-T-40 200CPt100A级陶瓷e 3X161000.061三 100QB级1000.12WZP-3X16-B-40 200CPt
12、100B级金属e 3X161000.122三 100QWZP-3X32-T-40 200CPt100A级陶瓷e 4X321000.062三 100QB级1000.12WZP-3X32-B-40 200CPt100B级金属e 4X321000.123三 100Q注：热响应时间：在温度出现阶跃变化时，热电阻的阻值变化至相当于该阶跃变化的 50%所需的时间，称为热响应时间，用t 0.5单位为秒。6.1.3 安装与使用将传感器嵌在电机的绕组内部，压紧绑扎后同线圈一同浸漆，引线沿壳体引出，并固定在接线盒内。使用时，接专用的PtlOO测温仪表。6.1.4 规格型号WZP-T为陶瓷封装B金属外壳圭寸装传感器
13、直径X长度铂热电阻传器（PtlOO）引线长度双引线为Z 三引线为D注：三引线（D时）有两根同色线，常规线色为两红一白，其中任意一根红线可为补偿线国内大型电机用埋置式热电阻传感器6.2.1特点与应用电机用埋置式热电阻传感器是电动机、发电机绕组的测温: （代号Pt3，技术要求按GB/T&977）。用来测量电动电机铁芯，线圈绕组、水、油等温度。该产品具有测量精度高，长期使用性能稳定，高抗震能力强等特点。其感温元件和引出线焊点处于全封闭状态，特别适用于F级无溶剂漆的相容性要求（它适用于H400以上的 电机线圈测温）。6.2.2 技术参数6.2.2.1 技术指标产品名称分度号测温范围。C取大激励电流热响应时间允差 t(C)耐电压50Hz.1分绝缘等级铂热电阻Pt 100-401805mAW6秒(0.30+0.005t )1KVF级铜热电阻CulO-4015010mAW6秒(0.30+0.005t )1KVF级铜热电阻Cu50-401505mAW6秒(0.30+0.005t )1KVF级6.2.2.2 外形尺寸6.2.2.3 尺寸和允许偏差注：屏蔽结构热电阻的接地线应可靠接地6.2.2.4 引线和拉力引线标称截面为0.2 mW，材料为FQ-2,FPFQ-2，聚四氟乙烯绝缘轻型电线电缆，镀银铜 线芯。引线与传感器连接纵向拉力10N,时间15秒。6.2.2.5 规格型号WZ 口 口 口
