綜述

 

 

溫度是表征物體冷熱程度的物理量,它可以通過物體隨溫度變化的某些特性（如電阻、電壓變化等特性）來間接測量，

通過研究發(fā)現(xiàn)，金屬鉑(Pt)的電阻值隨溫度變化而變化,并且具有很好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，

利用鉑的此種物理特性制成的傳感器稱為鉑電阻溫度傳感器，

通常使用的鉑電阻溫度傳感器零度阻值為 100Ω，電阻變化率為 0.3851Ω/℃。

鉑電阻溫度傳感器精度高，穩(wěn)定性好，應(yīng)用溫度范圍廣，是中低溫區(qū)（-200～650℃）常用的一種溫度檢測器，

不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成各種標(biāo)準(zhǔn)溫度計（涵蓋國家和世界基準(zhǔn)溫度）供計量和校準(zhǔn)使用。 

 

 

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鉑電阻的溫度系數(shù)

 

 

按IEC751 國際標(biāo)準(zhǔn)， 溫度系數(shù)TCR=0.003851，Pt100（R₀=100Ω）、Pt1000（R₀=1000Ω）為統(tǒng)一設(shè)計型鉑電阻。 

TCR=(R₁₀₀-R₀)/ (R₀×100) 其中 

 

分度號/阻值	0℃時標(biāo)準(zhǔn)電阻值R0	100℃時標(biāo)準(zhǔn)電阻值R100
Pt100	100.00	138.51
Pt1000	1000.0	1385.1

 

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溫度/電阻特性

 

 

-200t=R₀[1+At+Bt²+C(t-100)t³]

0_t=R₀（1+At+Bt²）

R_t 在t℃時的電阻值 

R₀ 在 0℃時的電阻值 

 

TCR=0.003851 時的系數(shù)值

 

 

系數(shù)	A	B	C
數(shù)值	3.9083×10-3℃-1	-5.775×10-7℃-2	-4.183×10-12℃-4

 

 

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測量誤差

 

級別	零度時阻值誤差 %	溫度誤差 ℃	溫度系數(shù) TCR 誤差Ω/Ω/℃
1/3DIN B	±0.04	±(0.10+0.0017|t|)	0.003851±0.000004
A	±0.06	±(0.15+0.002|t|)	0.003851±0.000005
B	±0.12	±(0.30+0.005|t|)	0.003851±0.000012

 

誤差數(shù)據(jù)表（值）

 

溫度 ℃	標(biāo)準(zhǔn)電阻值 Ω	1/3DIN B 級		A		B
		溫度誤差 ℃	阻值誤差 Ω	溫度誤差 ℃	阻值誤差 Ω	溫度誤差 ℃	阻值誤差 Ω
-200	18.52	0.44	0.16	0.55	0.24	1.3	0.56
-100	60.26	0.27	0.10	0.35	0.14	0.8	0.32
0	100.00	0.10	0.04	0.15	0.06	0.3	0.12
100	138.51	0.27	0.10	0.35	0.13	0.8	0.30
200	175.86	0.44	0.16	0.55	0.20	1.3	0.48
300	212.05	0.61	0.23	0.75	0.27	1.8	0.64
400	247.09	0.78	0.30	0.95	0.33	2.3	0.79
500	280.98	0.95	0.36	1.15	0.38	2.8	0.93
600	313.71	1.12	0.43	1.35	0.43	3.3	1.06
650	329.64	1.20	0.46	1.45	0.46	3.5	1.13

 

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鉑電阻傳感器的穩(wěn)定性 

鉑電阻傳感器有良好的長期穩(wěn)定性,典型實驗數(shù)據(jù)為：在 400℃時持續(xù) 300 小時,0℃時的max溫度漂移為 0.02℃。 

 

鉑電阻的自熱和測試電流 

常規(guī)產(chǎn)品的測試電流:Pt100 為 1mA, Pt1000 為 0.5mA,實際應(yīng)用時測試電流不應(yīng)超過允許值，

例如 Pt100 當(dāng)測試電流為 1mA時，溫升為 0.05℃; 當(dāng)測試電流為 5mA 時，溫升為 2.2℃,并且自熱溫升的數(shù)據(jù)同產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也有很大的關(guān)系，

如保護管的直徑，內(nèi)部填充物的種類，測試條件等。 

 

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引出導(dǎo)線規(guī)格

兩線制 

 

傳感器電阻變化值與連接導(dǎo)線電阻值共同構(gòu)成傳感器的輸出值，由于導(dǎo)線電阻帶來的附加誤差使實際測量值偏高，

用于測量精度要求不高的場合，并且導(dǎo)線的長度不宜過長。 

 

三線制

 

要求引出的三根導(dǎo)線截面積和長度均相同，測量鉑電阻的電路一般是不平衡電橋，鉑電阻作為電橋的一個橋臂電阻，

將導(dǎo)線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到鉑電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，當(dāng)橋路平衡時，通過計算可知，

R_t=R₁R₃/R₂+R₁r/R₂-r,當(dāng) R₁=R₂ 時，導(dǎo)線電阻的變化對測量結(jié)果沒有任何影響，這樣就消除了導(dǎo)線線路電阻帶來的測量誤差，

但是必須為全等臂電橋，否則不可能消除導(dǎo)線電阻的影響，但分析可見，采用三線制會大大減小導(dǎo)線電阻帶來的附加誤差，

工業(yè)上一般都采用三線制接法。 

 

四線制

 

 

當(dāng)測量電阻數(shù)值很小時，測試線的電阻可能引入明顯誤差，四線測量用兩條附加測試線提供恒定電流，另兩條測試線測量未知電阻的電壓降，

在電壓表輸入阻抗足夠高的條件下，電流幾乎不流過電壓表，這樣就可以精確測量未知電阻上的壓降，通過計算得出電阻值。 

 

 

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保護管

 

保護管的作用是為了保護溫度傳感器感溫元件，不使其與被測介質(zhì)直接接觸，避免或減少有害介質(zhì)的侵蝕，火焰和氣流的沖刷和輻射，

以及機械損傷，同時還起著固定和支撐傳感器感溫元件的作用。在輕微腐蝕和一般工業(yè)應(yīng)用中，304 和 316（316L）是用得廣泛的不銹鋼保護管材料，

在我國由于考慮成本，321 不銹鋼也被大量使用。 

 

常用不銹鋼保護管特性

 

鋼號	組成	使用溫度 ℃	特性
321	1Cr18Ni9Ti	-200~900	常用的奧氏體不銹鋼，耐熱、抗氧化,在磷酸、稀硝酸、堿液中具有很好的耐腐蝕性, 不能在氯化物溶液中使用,通常做為一般耐熱鋼使用
304L	00Cr18Ni10		奧氏體不銹/耐酸鋼，碳含量低，具有良好耐晶間腐蝕性,通常做為耐熱鋼使用
304	0Cr18Ni9
316L	00Cr17Ni14Mo2		奧氏體不銹/耐酸鋼，碳含量低，抗無機酸、有機酸、堿和海洋大氣中的耐蝕，通常做為耐腐蝕鋼使用
316	1Cr18Ni12Mo2Ti

 

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響應(yīng)時間

在溫度階躍變化時，溫度傳感器的輸出變化至量程變化的 50%所需要的時間稱為熱響應(yīng)時間，用τ0.5表示。

影響τ0.5的因素與保護管材料、直徑、壁厚有關(guān)，而且還與其結(jié)構(gòu)形式、安裝方法、置入深度以及被測介質(zhì)的流速、種類有關(guān)。 

不同直徑保護管的熱響應(yīng)時間（材質(zhì)為不銹鋼，水流速度為 1m/s,測試數(shù)據(jù)為參考值）

 

保護管直徑 mm	熱響應(yīng)時間 s （τ0.5）	保護管直徑 mm	熱響應(yīng)時間 s （τ0.5）
2	≤2	6	≤15
3	≤3	8	≤30
4	≤5	10	≤30
5	≤8	12	≤30

 

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絕緣電阻 

常溫絕緣電阻的試驗電壓可取直流 10～100V 任意值，環(huán)境溫度在 15～35℃范圍內(nèi)，相對濕度應(yīng)不大于 80%，常溫絕緣電阻值應(yīng)大于 100MΩ。 

 

公稱壓力 

一般是指在常溫下，保護管所能承受的不至破裂的靜態(tài)外壓。承壓數(shù)值的大小同保護管的材料、直徑、壁厚、焊縫強度等

密切相關(guān)，例如直徑 4mm 壁厚 0.5mm 的不銹鋼管，常規(guī)產(chǎn)品可以承受 10MPa 的壓力，經(jīng)過特殊處理也可承受 40Mpa 的高壓。 

 

綜合誤差 

溫度傳感器在測量過程中的主要誤差來源:傳感器對分度表的誤差；絕緣不良引起的誤差；線路電阻引起的誤差；

測量儀表的誤差以及傳熱誤差、動態(tài)相應(yīng)誤差、干擾誤差等。其中有些誤差是在一定條件下才會出現(xiàn)，并且通過一定措施是可以消除和減小的。 

 

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測量結(jié)構(gòu)

裝配式鉑電阻

裝配式鉑電阻由外保護管、延長導(dǎo)線、測溫電阻、導(dǎo)熱膠裝配而成，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，適用范圍廣，成本較低，絕大部分測溫場合使用的產(chǎn)品均屬裝配式，其結(jié)構(gòu)如下： 

 

鎧裝鉑電阻 

鎧裝鉑電阻由電阻體、引線、絕緣氧化鎂及保護套管整體拉制而成，頂部焊接鉑電阻，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較高，比普通裝配式鉑電阻的響應(yīng)速度更快，

抗震性能更好，測溫范圍更寬，并且長度方向可以彎曲，適用于剛性保護管不能插入或需要彎曲測量的部位測溫，但必須注意的是由于頂部是測溫元件所在位置，

所以其端部 30mm 是不得彎曲的，其結(jié)構(gòu)如下：

 

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溫度傳感器的選型：確定溫度傳感器類型、實際使用溫度范圍、精度、尺寸及安裝固定方式等。如無特別約定，所有鉑電阻溫度傳感器的頭部 5mm 長度為溫度測量端。 

訂貨信息：請根據(jù)需求參考后面詳細(xì)的選型資料，也可按客戶的圖紙或樣品加工定做。 

 

 

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產(chǎn)品選型

 

防水接線盒WZP-230

 

 

直接引線WZP-100

 

大航空插頭WZP-260

 

赫斯曼接頭WZP-280

防水接頭WZP-290

 

 

 

 

型號	規(guī)格代碼						說明
WZ							熱電阻溫度傳感器
	P-						單只鉑電阻
	P2-						雙只鉑電阻
		B					標(biāo)準(zhǔn)裝配式鉑電阻（默認(rèn)省略）
		M					表面鉑電阻
		K					鎧裝鉑電阻
			1				無固定裝置
			2				固定螺紋（可選活動螺紋）
			3				活動法蘭
			4				固定法蘭
				0			無接線盒
				1			普通接線盒
				3			防水接線盒
				4			防爆接線盒
				5			數(shù)顯接線盒
				6			大航空插頭
				7			小航空插頭
				8			赫斯曼接頭
				9			防水接頭
					0		保護管直徑（用戶按需確定）
					1		Φ12mm保護管
							Pt100輸出（默認(rèn)三線制）
						A	4-20mA二線制電流輸出（可帶數(shù)碼管顯示或者液晶顯示）
						V	0-5V/0-10V三線制電壓輸出（不帶顯示）
						R	RS485輸出（可選不帶顯示或者數(shù)碼管顯示）
						RA	RS485和4-20mA同時輸出（帶液晶顯示）
						H	4-20mA帶HART協(xié)議（可選不帶顯示或者液晶顯示）

 

• 保護管材質(zhì)默認(rèn)304不銹鋼，可根據(jù)用戶需求生產(chǎn)316不銹鋼，鈦保護管，聚四氟保護管

• 使用溫度范圍常規(guī)范圍-50~500℃可以在中間范圍任選，可以定做-200~50℃，0~700℃范圍

• 準(zhǔn)確度，默認(rèn)采用精度鉑電阻生產(chǎn)，帶變送器準(zhǔn)確度有0.5%，0.2%。

• 固定方式，固定螺紋常用M27*2，M20*1.5，G1/2等，活動法蘭一般是鋁法蘭，固定法蘭常用DN20，DN25等

• 帶變送器電源一般推薦24VDC