2.3 金属热电阻传感器

金属热电阻传感器一般称作热电阻传感器，是利用金属导体的电阻值随温度的变化而变化的原理进行测温的。最基本的热电阻传感器是由热电阻、连接导线及显示仪表组成，如图2-13所示。热电阻广泛用来测量-220～+850℃范围内的温度，少数情况下，低温可测量至1 K（-272℃），高温可测量至1000℃。金属热电阻的主要材料是铂和铜。

2.3.1 热电阻的温度特性

热电阻的温度特性，是指热电阻Rt随温度变化而变化的特性，即Rt-t之间的函数关系。

1．铂热电阻的电阻-温度特性

铂电阻的特点是测温精度高，稳定性好，所以在温度传感器中得到了广泛应用。铂电阻的应用范围为-200～+850℃。

铂电阻的电阻-温度特性方程，在-200～0℃的温度范围内为：

在0～+850℃的温度范围内为：

式（2-10）和式（2-11）中Rt和R0分别为t和0℃时的铂电阻值；A、B和C为常数，其数值为：

A =3.9684 ×10-3/℃

B =-5.847 ×10-7/℃2

C =-4.22 ×10-12/℃4

由上可知t=0℃时的铂电阻值为R0，我国规定工业用铂热电阻值有R0=10 Ω和R0=100 Ω两种，它们的分度号分别为Pt10和Pt100，其中Pt100为常用。铂热电阻不同分度号亦有相应分度表，即Rt-t的关系表，这样在实际测量中，只要测得热电阻的阻值Rt，便可从分度表上查出对应的温度表。

2．铜热电阻的电阻-温度特性

由于铂是贵金属，故在测量精度要求不高，温度范围在-50～+150℃时普遍采用铜电阻。铜电阻与温度间的关系为：

由于α2、α3比α1小得多，所以可以简化为：

式（2-12）和式（2-13）中，Rt是温度为t时铜电阻值；R0是温度为0℃时铜电阻值；α1是常数，α1=4.28 ×10/℃。

铜电阻的R0分度号Cu50为50 Ω, Cu100为100 Ω。

铜易于提纯，价格低廉，电阻-温度特性线性较好；但电阻率仅为铂的几分之一。因此，铜电阻所用阻丝细而且长，机械强度较差，热惯性较大；在温度高于100℃以上或侵蚀性介质中使用时，易氧化，稳定性较差。因此，铜电阻只能用于低温及无侵蚀性的介质中。

2.3.2 热电阻传感器的结构

热电阻传感器由电阻体、绝缘套管、保护套管、引线和接线盒等组成，如图2-14所示。

热电阻传感器外接引线如果较长时，引线电阻的变化会使测量结果有较大误差，为减小误差，可采用三线式电桥连接法测量电路或四线电阻测量电路，具体可参考有关资料。