熱電阻的核心組成由敏感元件、絕緣骨架、引線、保護套管及輔助結(jié)構(gòu)(接線盒、安裝件)構(gòu)成,各部分各司其職,共同保障溫度測量的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性,具體功能與設(shè)計要點如下:
1. 敏感元件(核心核心)
這是熱電阻實現(xiàn)溫度 - 電阻轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件,由高純度金屬絲(鉑、銅、鎳)或金屬薄膜制成:
繞絲型敏感元件:將鉑絲(Pt100 常用 0.02mm 直徑鉑絲)緊密纏繞在絕緣骨架上,確保電阻值隨溫度準(zhǔn)確變化;
薄膜型敏感元件:通過濺射工藝將金屬薄膜沉積在陶瓷基底上,體積更小、響應(yīng)速度更快,適用于微型測溫場景。
敏感元件的材質(zhì)純度直接決定測量精度(如鉑絲純度需達 99.995% 以上),且需具備穩(wěn)定的電阻溫度系數(shù)。
2. 絕緣骨架
用于支撐敏感元件并防止短路,材質(zhì)需滿足耐高溫、絕緣性好、熱膨脹系數(shù)與敏感元件匹配的要求:
常用材質(zhì):云母(中低溫)、陶瓷(高溫)、玻璃(微型傳感器);
結(jié)構(gòu)設(shè)計:骨架表面刻有細密溝槽,讓金屬絲均勻纏繞,避免絲材重疊接觸,確保絕緣性能。
3. 引線
連接敏感元件與外部測量電路的導(dǎo)線,核心要求是降低自身電阻對測量結(jié)果的干擾:
材質(zhì)選擇:鉑熱電阻多用銀線或鉑絲引線,銅熱電阻用銅線,需與敏感元件材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)接近;
接線方式:工業(yè)中多采用三線制或四線制引線,抵消導(dǎo)線電阻帶來的測量誤差,長距離傳輸時優(yōu)勢顯著。
4. 保護套管
保護敏感元件免受被測介質(zhì)的腐蝕、沖擊與磨損,同時實現(xiàn)熱傳導(dǎo):
材質(zhì):根據(jù)被測環(huán)境選擇,如不銹鋼(常規(guī)工況)、陶瓷(高溫腐蝕環(huán)境)、聚四氟乙烯(強腐蝕介質(zhì));
結(jié)構(gòu):套管需具備良好的導(dǎo)熱性,壁厚適中(過厚會降低響應(yīng)速度,過薄易損壞),部分套管內(nèi)置填充劑(如氧化鎂)增強絕緣與導(dǎo)熱。
5. 輔助結(jié)構(gòu)
接線盒:保護引線連接點,防止水汽、灰塵侵入,內(nèi)置接線端子方便與外部電纜連接;
安裝件:如螺紋接頭、法蘭盤,用于將熱電阻固定在設(shè)備或管道上,確保與被測對象充分接觸。
1. 敏感元件(核心核心)
這是熱電阻實現(xiàn)溫度 - 電阻轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件,由高純度金屬絲(鉑、銅、鎳)或金屬薄膜制成:
繞絲型敏感元件:將鉑絲(Pt100 常用 0.02mm 直徑鉑絲)緊密纏繞在絕緣骨架上,確保電阻值隨溫度準(zhǔn)確變化;
薄膜型敏感元件:通過濺射工藝將金屬薄膜沉積在陶瓷基底上,體積更小、響應(yīng)速度更快,適用于微型測溫場景。
敏感元件的材質(zhì)純度直接決定測量精度(如鉑絲純度需達 99.995% 以上),且需具備穩(wěn)定的電阻溫度系數(shù)。
2. 絕緣骨架
用于支撐敏感元件并防止短路,材質(zhì)需滿足耐高溫、絕緣性好、熱膨脹系數(shù)與敏感元件匹配的要求:
常用材質(zhì):云母(中低溫)、陶瓷(高溫)、玻璃(微型傳感器);
結(jié)構(gòu)設(shè)計:骨架表面刻有細密溝槽,讓金屬絲均勻纏繞,避免絲材重疊接觸,確保絕緣性能。
3. 引線
連接敏感元件與外部測量電路的導(dǎo)線,核心要求是降低自身電阻對測量結(jié)果的干擾:
材質(zhì)選擇:鉑熱電阻多用銀線或鉑絲引線,銅熱電阻用銅線,需與敏感元件材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)接近;
接線方式:工業(yè)中多采用三線制或四線制引線,抵消導(dǎo)線電阻帶來的測量誤差,長距離傳輸時優(yōu)勢顯著。
4. 保護套管
保護敏感元件免受被測介質(zhì)的腐蝕、沖擊與磨損,同時實現(xiàn)熱傳導(dǎo):
材質(zhì):根據(jù)被測環(huán)境選擇,如不銹鋼(常規(guī)工況)、陶瓷(高溫腐蝕環(huán)境)、聚四氟乙烯(強腐蝕介質(zhì));
結(jié)構(gòu):套管需具備良好的導(dǎo)熱性,壁厚適中(過厚會降低響應(yīng)速度,過薄易損壞),部分套管內(nèi)置填充劑(如氧化鎂)增強絕緣與導(dǎo)熱。
5. 輔助結(jié)構(gòu)
接線盒:保護引線連接點,防止水汽、灰塵侵入,內(nèi)置接線端子方便與外部電纜連接;
安裝件:如螺紋接頭、法蘭盤,用于將熱電阻固定在設(shè)備或管道上,確保與被測對象充分接觸。
各組件的協(xié)同設(shè)計決定了熱電阻的測溫精度、響應(yīng)速度與使用壽命,例如高溫場景需搭配陶瓷骨架與耐高溫套管,精密測溫則需選用高純度繞絲型敏感元件。
