在金屬中,載流子為自由電子,當(dāng)溫度升高時(shí),雖然自由電子數(shù)目基本不變(當(dāng)溫度變化范圍不是很大時(shí)),但每個(gè)自由電子的動(dòng)能將增加,因而在一定的電場(chǎng)作用下,要使這些雜亂無(wú)章的電子作定向運(yùn)動(dòng)就會(huì)遇到更大的阻力,導(dǎo)致金屬電阻值隨溫度的升高而增加。
熱電阻就要是利用電阻隨溫度升高而增大這一特性來(lái)測(cè)量溫度的。熱電阻傳感器中的熱敏電阻是一種新型的半導(dǎo)體測(cè)溫元件。半導(dǎo)體中參加導(dǎo)電的是載流子,由于半導(dǎo)體中載流子的數(shù)目遠(yuǎn)比金屬中的自由電子數(shù)目少得多,所以它的電阻率大。隨溫度的升高,半導(dǎo)體中更多的價(jià)電子受熱激發(fā)躍遷到較高能級(jí)而產(chǎn)生新的電子―空穴對(duì),因而參加到電的載流子數(shù)目增加了,半導(dǎo)體的電阻率也就降低了(電導(dǎo)率增加)。因?yàn)檩d流子數(shù)目隨溫度上升按指數(shù)規(guī)律增加,所以半導(dǎo)體的電阻率也就隨溫度上升按指數(shù)規(guī)律下降。熱敏電阻正是利用半導(dǎo)體這種載流子數(shù)隨溫度變化而變化的特性制成的一種溫度敏感元件。當(dāng)溫度變化1℃時(shí),某些半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值變化將達(dá)到(3~6)%。在一定條件下,根據(jù)測(cè)量熱敏電阻值的變化得到溫度的變化壓力傳感器。
熱電阻傳感器安裝要求
對(duì)熱電阻的安裝,應(yīng)注意有利于測(cè)溫準(zhǔn)確,安全可考及維修方便,而且不影響設(shè)備運(yùn)行和生產(chǎn)操作。要滿足以上要求,在選擇對(duì)熱電阻的安裝部位和插入深度時(shí)要注意以下幾點(diǎn):
1、為了使熱電阻的測(cè)量端與被測(cè)介質(zhì)之間有充分的熱交換,應(yīng)合理選擇測(cè)點(diǎn)位置,盡量避免在閥門(mén),彎頭及管道和設(shè)備的死角附近裝設(shè)熱電阻。
2、帶有保護(hù)管的熱電阻有傳熱和散熱損失,為了減少測(cè)量誤差,熱電偶和熱電阻應(yīng)該有足夠的插入深度:
(1)對(duì)于測(cè)量管道流體溫度的熱電阻,一般都應(yīng)將其測(cè)量端插入到管道處(垂直安裝或傾斜安裝)。如被測(cè)流體的管道直徑是200毫米,那熱電阻插入深度應(yīng)選擇100毫米;
(2)對(duì)于高溫高壓和高速流體的溫度測(cè)量(如主蒸汽溫度),為了減小保護(hù)套對(duì)流體的阻力和防止保護(hù)套在流體作用下發(fā)生斷裂,可采取保護(hù)管淺插方式或采用熱套式熱電阻。淺插式的熱電阻保護(hù)管,其插入主蒸汽管道的深度應(yīng)不小于75mm;熱套式熱電阻的標(biāo)準(zhǔn)插入深度為100mm;
(3)假如需要測(cè)量是煙道內(nèi)煙氣的溫度,盡管煙道直徑為4m,熱電阻插入深度1m即可。
(4)當(dāng)測(cè)量原件插入深度超過(guò)1m時(shí),應(yīng)盡可能垂直安裝,或加裝支撐架和保護(hù)套管稱重傳感器。