物體的冷熱程度常用“溫度”這個(gè)物理量來(lái)表示，溫度借助于某種物質(zhì)的某種特性(如體積、長(zhǎng)度、電阻等)隨溫度變化的一定規(guī)律來(lái)測(cè)量。其中，由以鉑作為感溫材料的感溫元件、內(nèi)引線和保護(hù)管構(gòu)成的溫度傳感器，稱(chēng)為Pt100溫度傳感器(鉑熱電阻)。鉑熱電阻具有示值穩(wěn)定、測(cè)量準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)，還具有一定程度的抗振動(dòng)沖擊的性能。廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫。工業(yè)測(cè)溫中使用的Pt100溫度傳感器為工業(yè)熱電阻。我國(guó)現(xiàn)行的鉑電阻技術(shù)條件和檢定規(guī)程等同于IEC751出版物。在常用的電阻溫度計(jì)中，標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的準(zhǔn)確度最高，并作為國(guó)際溫標(biāo)中961.78℃以下內(nèi)插用標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)。
◆Pt100的溫度系數(shù)
單位溫度變化引起電阻值的相對(duì)變化。Pt100元件和熱電阻的電阻溫度系數(shù)用α表示，即：
根據(jù)IEC751國(guó)標(biāo)，溫度系數(shù)α=0.003851，Pt100(R0=100Ω)、Pt1000(R0=1000Ω)統(tǒng)一設(shè)計(jì)鉑電阻，其中分度號(hào)Pt100在0℃時(shí)標(biāo)準(zhǔn)阻值R0=100Ω，100℃時(shí)標(biāo)準(zhǔn)阻值R100=138.51Ω；分度號(hào)Pt1000在0℃時(shí)標(biāo)準(zhǔn)阻值R0=1000Ω， 100℃時(shí)標(biāo)準(zhǔn)阻值 R100=1385.1Ω。
◆Pt100溫度/電阻特性
Pt100溫度傳感器的電阻/溫度關(guān)系如下
①對(duì)于-200~0℃的溫度范圍：Rt=R0×[1+At+Bt2+C(t-100℃)t3]
②對(duì)于0~850℃的溫度范圍：Rt=R0×(1+At+Bt2)
以上兩式中： Rt為在溫度為t時(shí)鉑熱電阻的電阻值，Ω；T為溫度，℃；R0為在溫度為0℃時(shí)鉑熱電阻的電阻值，Ω；A為常數(shù)，當(dāng)α=0.003851時(shí)其值為3.9083×10-3，℃-1； B為常數(shù)，當(dāng)α=0.003851時(shí)其值為-5.775×10-7，℃-2； C為常數(shù)，當(dāng)α=0.003851時(shí)其值為-4.183×10-12，℃-4。
以上采用1990年國(guó)際溫標(biāo)(ITS-90)的溫度值。
◆Pt100允差
Pt100鉑熱電阻的允差分為AA，A，B，C(2B)等等級(jí)；允差等級(jí)用△表示。
◆Pt100檢定點(diǎn)選擇與基本方法
1、各等級(jí)Pt100的檢定點(diǎn)，均應(yīng)選擇0℃和100℃，并檢查實(shí)際電阻溫度系數(shù)a的符合性；
2、當(dāng)△a不符合要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行表1中相應(yīng)允差等級(jí)有效溫度范圍的上限(或下限)的溫度的檢定；
3、Pt100和二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的電阻值測(cè)量，均應(yīng)采用四線制測(cè)量方法；
4、校驗(yàn)Pt100時(shí)通過(guò)熱電阻電流應(yīng)不大于1mA，宜選用符合測(cè)量準(zhǔn)確度要求的數(shù)字多用表；鉑電阻的辦法，交替重復(fù)不少于4次（包括電流換向），分別取平均值作為測(cè)量結(jié)果。
5、R0和R100電阻值的合格判斷
①在有效溫度范圍內(nèi)，Pt100的電阻值通過(guò)分度表查算出的溫度t與真實(shí)溫度的最大偏差，應(yīng)不超過(guò)上表給定的允差值。
②Pt100(0℃時(shí)電阻值為100的鉑電阻)標(biāo)稱(chēng)值及符合允差要求的R0和R100范圍見(jiàn)下表。
◆Pt100引線形式
1、Pt100兩線制
在Pt100元件的兩端各連一根導(dǎo)線的引線形式為兩線制。這種引線方式會(huì)帶進(jìn)引線電阻的附加誤差，在使用時(shí)引線不宜過(guò)長(zhǎng)。一般適用于精度要求不高的場(chǎng)合。
2、Pt100三線制
在Pt100元件的一端連接兩根引線，另一端連接一根引線，這種引線形式稱(chēng)為三線制。它可以消除內(nèi)引線電阻的影響，測(cè)量精度高于兩線制。測(cè)量三線制Pt100鉑電阻的電路一般是不平衡電橋，Pt100鉑電阻作為電橋的一個(gè)橋臂電阻。當(dāng)橋路平衡時(shí)，導(dǎo)線電阻的變化對(duì)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有任何影響，這樣就消除了導(dǎo)線線路電阻帶來(lái)的測(cè)量誤差。前提是必須為全等臂電橋，否則不可能完全消除對(duì)導(dǎo)線電阻的影響。據(jù)分析，Pt100采用三線制會(huì)大大減小導(dǎo)線電阻帶來(lái)的附加誤差，工業(yè)中Pt100一般都采用三線制接線方式。
3、Pt100四線制
在Pt100元件的兩端各連兩根引線，在高精度測(cè)量時(shí)，要采用四線制。當(dāng)測(cè)量電阻數(shù)值很小時(shí)，測(cè)試線的電阻可能引入明顯誤差，四線測(cè)量用兩條附加測(cè)試線提供恒定電流，另外兩條測(cè)試線測(cè)量未知電阻的電壓降，在電壓表輸入阻抗足夠高的情況下，電流幾乎不流過(guò)電壓表，這樣就可以精確測(cè)量未知電阻上的壓降，通過(guò)計(jì)算得出電阻值。
◆Pt100穩(wěn)定性
Pt100有良好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，典型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為：在400℃持續(xù)1000小時(shí)，0℃時(shí)的最大溫度漂移為±0.04%。
◆Pt100的自熱和測(cè)試電流
常規(guī)產(chǎn)品的測(cè)試電流，Pt100的測(cè)試電流為0.3-1mA，Pt1000的測(cè)試電流為0.1-0.3mA。實(shí)際應(yīng)用時(shí)測(cè)試電流不應(yīng)超過(guò)允許值，例如當(dāng)Pt100測(cè)試電流為1mA時(shí)，溫升為0.1℃，當(dāng)測(cè)試電流為2mA時(shí)，溫升為0.49℃。并且自熱溫升的數(shù)據(jù)同Pt100溫度傳感器的結(jié)構(gòu)也有很大的關(guān)系，如保護(hù)管的直徑、材質(zhì)，內(nèi)部填充物的種類(lèi)，測(cè)試條件等。
◆絕緣電阻
常溫絕緣電阻的試驗(yàn)測(cè)試電壓可取直流10-100V任意值，環(huán)境溫度在15~35℃范圍內(nèi)，環(huán)境濕度應(yīng)不大于80%，常溫絕緣電阻值應(yīng)大于100MΩ。
◆響應(yīng)時(shí)間
當(dāng)溫度階躍變化時(shí)，溫度傳感器的輸出變化至量程變化的50%所需要的時(shí)間稱(chēng)為響應(yīng)時(shí)間，用τ0.5表示。影響τ0.5的因素與保護(hù)管的材料、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(cè)介質(zhì)的流速、種類(lèi)有關(guān)。
Pt100元件響應(yīng)時(shí)間典型數(shù)據(jù)值：Pt100元件在空氣(V=2m/s)中的響應(yīng)時(shí)間為3.0s；Pt100元件在水(V=2m/s)中的響應(yīng)時(shí)間為0.05s
◆綜合誤差
Pt100溫度傳感器在測(cè)量過(guò)程中主要誤差來(lái)源：傳感器對(duì)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(cè)量?jī)x表的誤差以及傳熱誤差，動(dòng)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(huì)出現(xiàn)，并且通過(guò)一定的措施是可以消除和減小的。
◆測(cè)量結(jié)構(gòu)
Pt100溫度傳感器由外保護(hù)管、延長(zhǎng)導(dǎo)線、測(cè)溫電阻、絕緣導(dǎo)熱填充物裝配而成。絕大部分測(cè)溫場(chǎng)合使用的都是此類(lèi)產(chǎn)品。另外適用于剛性保護(hù)管不能插入或需要彎曲測(cè)量等特殊部位的鉑電阻溫度傳感器，由電阻體、引線、絕緣氧化鎂及保護(hù)套管整體拉制而成，頂部焊接鉑電阻，抗震性能好，測(cè)溫范圍寬，并且長(zhǎng)度方向可以彎曲。但必須注意的是由于頂部是測(cè)溫元件所在的位置，所以其端部的30mm是不得彎曲的。
Pt100溫度傳感器的選型確定溫度傳感器的類(lèi)型、實(shí)際使用溫度范圍、精度、尺寸及安裝固定方式等。如無(wú)特殊約定，所有Pt100溫度傳感器的頭部5mm長(zhǎng)度為溫度測(cè)量端。
◆鉑電阻實(shí)際使用溫度
理論上和教科書(shū)(包括本文)上描述Pt100鉑電阻使用范圍是-200～850℃，而工業(yè)平T00鉑電阻真正使用溫度最高不超過(guò)500℃。由于Pt00測(cè)量高溫時(shí)對(duì)絕緣電阻要求高于熱電偶測(cè)溫對(duì)絕緣電阻的要求，且Pt100鉑電阻的高溫絕緣穩(wěn)定性不易保證，所以Pt100鉑電阻推薦用于300℃以下溫度測(cè)量，溫度高于300℃盡量采用熱電偶測(cè)溫，熱電阻測(cè)低溫，熱電偶測(cè)高溫。儀表工和用戶(hù)都應(yīng)該注意這個(gè)細(xì)節(jié)。
◆備受關(guān)注的Pt100價(jià)格
Pt100價(jià)格也是大家關(guān)心的話題，昌暉儀表以最常用裝配式鉑電阻為例，讓大家清晰了解同一型號(hào)鉑電阻價(jià)格差異的原因。談到鉑電阻價(jià)格就必須先了解鉑電阻構(gòu)成，裝配式鉑電阻由六個(gè)部件組成：
1、Pt100溫度傳感器保護(hù)管
鉑電阻保護(hù)管按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)通常為304或1Cr18Ni9Ti，壁厚2mm。通過(guò)降低保護(hù)管壁厚和改變材質(zhì)為不銹鐵等方式可降低生產(chǎn)成本，薄壁管重量很輕，不銹鐵管有親磁性。
2、Pt100元件
Pt100鉑電阻廠家通常會(huì)根據(jù)用戶(hù)使用情況配置以下表格中的Pt100元件，Pt100溫度傳感器在生產(chǎn)過(guò)程就存在先天品質(zhì)和成本差異。內(nèi)繞式陶瓷鉑電阻元件、云母鉑電阻元件均采用純鉑絲繞制而成，降低成本的方法為將制作元件的鉑絲線徑減小，使元件成本減低為正品的1/4～1/6，但這種方式對(duì)鉑電阻使用壽命和測(cè)溫有致命影響。
3、鉑電阻元件引線
鉑電阻元件引線按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)為Φ0.4mm-Φ0.6mm純銀絲，通常使用溫度越高、長(zhǎng)度越長(zhǎng)引線線徑越粗。目前市場(chǎng)上低廉價(jià)格的鉑電阻基本將純銀引線更換為鍍銀合金線或降低引線直徑，最大程度減少貴金屬用量，成本可降低至銀引線成本1/4。但這樣做對(duì)鉑電阻測(cè)溫準(zhǔn)確度和使用壽命都有較大影響。
4、絕緣磁珠
鉑電阻絕緣磁珠穿在元件引線上，讓引線彼此間、引線于保護(hù)管間絕緣。降低成本通常采用劣質(zhì)陶瓷材料，好的陶瓷又白又亮，憑肉眼就可區(qū)分。
5、接線板
鉑電阻接線板作用為固定外部電纜線和元件引線。降低成本通常采用劣質(zhì)陶瓷材料，好的陶瓷又白又亮，憑肉眼就可區(qū)分。
6、鉑電阻接線盒
鉑電阻接線盒通常為鋁合金精密壓鑄而成，有厚度和強(qiáng)度的要求。降低成本通常會(huì)通過(guò)較少接線盒厚度和用再生鋁壓鑄，接線盒強(qiáng)度、厚度、重量和精細(xì)程度有很大變化，成本可降低至正品的1/2～1/3。
俗話說(shuō)一分錢(qián)一分貨，用戶(hù)如單純追求低價(jià)格Pt100，其實(shí)是以犧牲測(cè)量精度、縮短Pt100溫度傳感器使用壽命和增加自身備件更換成本為代價(jià)的。
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