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热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用多的是铂和铜，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。热电阻通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它二次仪表上。 热电阻是电阻值随温度变化的温度检测元件。它是利用物体（常见的是特定的金属或半导体材料）的导电率随温度变化而变化的原理制成。它的阻值跟温度的变化成正比，随着温度上升而成匀速增长。 使用热电阻测温的过程实际上是一个测量置于测量点上的热电阻的阻值的过程。 电阻是基本电参数之一，其阻值 R 可按伏安特性定义，即 R＝U／Ｉ，其中U 为电阻两端的电压，I 为流过电阻的电流或者按功率 P 来定义，即 R＝P／（Ｉ＾２）。。 可见测量热电阻必须在热电阻两端连接导线，而导线的阻值以及阻值随温度变化的特性以及引入的其它干扰，必然会影响测量结果。而要这种影响，就必须知道引线的状况，在对热电阻进行测量的同时，从引线的两端对引线进行监测。在两根引线参数一致的前提下，要知道其中一根的状况，至少需要增加一根导线，用来将测量引线中的一根的现场端连接到仪表端。这就是热电阻的三线制连接的由来。 热电阻测量仪表（温度指示仪、温度变送器等）比较常见的是采用电桥作为前置电路，在采用三线制的条件下，能够有效的现场到控制室之间数十到数千米导线对的测量造成的影响。 为了说明其工作原理，下面从电桥平衡原理说起。 C端加上电压Ue时，B、D端的电压： Uo=Ue×［R2／（R1+R2）］－Ue×［R3／（R3+R4）］ 当电桥平衡，即Uo=0时，有： Ue×［R2／（R1+R2）］＝Ue×［R3／（R3+R4）］ 整理后有： R1×R3＝R2×R４ 或 R1／R2＝R4／R3 由这个公式可以看出电桥平衡时： 供电电压Ue波动时，输出电压Uo不变； 桥路的四个桥臂电阻R1、R2、R3、R4按相同比例变化时，输出电压 Uo不变； C端加上电压Ue时，B、D端的电压： Uo=Ue×［R2／（R1+R2）］－Ue×［R3／（R3+R4）］ 当电桥平衡，即Uo=0时，有： Ue×［R2／（R1+R2）］＝Ue×［R3／（R3+R4）］ 整理后有： R1×R3＝R2×R４ 或 R1／R2＝R4／R3 由这个公式可以看出电桥平衡时： 供电电压Ue波动时，输出电压Uo不变； 桥路的四个桥臂电阻R1、R2、R3、R4按相同比例变化时，输出电压 Uo不变； 当Ra’、Rb’按相同比例发生变化时，对桥路输出Uo没有影响。Rc变化会影响桥路供电电压，但对输出Uo没有影响。桥路输出Uo仅和被测热电阻R△有关。 在实际测量电路中，电桥并不一定设计成平衡状态，热电阻从那个桥臂接入也没有一定之规，但采用三线制接法，利用电桥的平衡能力连接导线影响的基本原理是相通的。 以电桥作为热电阻测温仪表的前置电路，可以将热电阻的阻值直接转换成 相应的电压，对后续电路没有严格要求，同时可以有效克服接线电阻对测量的影响。通过对桥路参数的合理选择，可以使仪表获得良好的抗干扰能力，所以在热电阻测温仪表中广泛采用。 其它三线制测量方法 近些年来，随着大规模集成电路的发展，出现了一些无需采用前置电桥而测量热电阻阻值的仪表，一些仪表厂商还开发出了具有完整温度变送器功能的集成模块。虽然这些测量仪表方式多 改变的，就是如果要接线电路对测量的影响，就至少需要知道其中一根导线所产生的影响。也就是说除非可以忽略连接导线对测量的影响，否则至少需要三根连线。 图四是一个集成温度变送器前置部分的原理示意：当恒流电流流经线路电阻Ra、Rb和测温电阻R△时将分别在这三个电阻上产生电压。不难看出，当三个导线电阻一致时，恒流电流流经R△所产生的电压，等于V2－V1。很显然当三个导线电阻发生等量变化时，这个关系依然成立。 三线制测量对导线的要求 从上面的原理分析可以看出，无论采用哪种方法，要导线Ra、Rb对于测量的影响，都有一个要求两根导线的阻值以及在受环境影响发生的变化量都完全一致的要求。 同时对于导线Rc，虽然从理论上对测量不会发生影响，但那只是在理想状态下的推导，实际工作中，仍然会对测量产生影响，而要这种影响，就必须对这根导线的状态有所了解，简单的做法，就是让这根线和其它两根线保持一致。 所以在采用三线制接线要求采用相同阻值和材质的导线，简单的方法就是：采用同规格同材质的导线，例如使用三芯电缆；同时避免或减少中间接头，因为接头的质量有可能对测量产生影响。
实验二、热电阻的标定 一、实验目的 1、加深理解热电阻测温原理。 2、学习工业用热电阻常用检定方法-----定点检定法。 3、观察流过热电阻电流的大小对测温的影响。 二、仪器设备 1、直流稳压电源一台：提供稳定电压。E=11V. 2、电阻箱三只：精度等级较高的一只作为标准电阻；另外两只作为分压电阻。 3、被检热电阻一支：Pt100，工业用II级。 4、数字多用表，0.05级，用于测量标准电阻和热电阻上的电压。 5、直流毫安表一只：测量流过热电阻的电流。 三、热电阻体的主要技术指标 分度号 准确度等级 0°C电阻值 （Ω） 电阻比（W=R100/R0） 0°C阻值 允许误差 Pt100 工业I级 100.00±0.05 1.3851±0.0006 ±0.05% 工业II级 100.00±0.10 1.3851±0.0012 ±0.1% 四、实验原理 原理图见图-1。用稳压电源提供直流稳定电压，经过电阻R1、R2分压给热电阻供电。让恒压源E=11V, R1=9999Ω，R2=1K；调整R1（从 档开始调整）,使电路中流过热电阻Rt电流0.8 mA≤I≤1mA（毫安表显示）。在稳压电源输出电压、R1、R2、RS、Rt（R1、R2为分压电组，RS为标准电阻，Rt 为热电阻）等电路参数不变的前提下，流过同一回路中RS、Rt的电流不变，用伏安法可测定Rt的实际电阻值。本实验用高精度电位差计UJ33D-1测量Rs 、Rt上的电压。 Rt的测量为间接测量法。 ∵ I=Ut/Rt=Us/Rs ∴ Rt=Rs×（Ut /Us） 稳压 电源 图-1 原理图 五、实验内容及步骤 1、接线 根据所提供的设备，按图接线，接线图详见黑板。 数字多用表：测量电势值。 稳压电源：提供两路可调恒定电压。一路输出11V给主回路，先在输出开路情况下，把输出电压调到规定值上，再接电源输出线。 电阻箱：先将R1=9999Ω，R2=1K，RS调到参考值上（测0℃时阻值，RS＝100.00Ω；测100℃阻值时，RS＝138.00Ω）再通电；改变R1调整流过热电阻的电流，依次从到低档调整；不能调R2，防止大电流损坏电阻箱。 2、校验（数据记录见表一） ⑴.测R0（测0℃时的阻值）。将放有铂电阻的试管（试管内的铂电阻体被变压器油淹没）放在盛有冰水混合物的冰桶中，恒温15分钟后进行测量。 ① 正向测三组Ut0、Us0。 ② 反向测三组Ut0、Us0。 注意：E=11V,R1=9999Ω，R2=1K;调整分压电阻的阻值R1（从 档开始调整）改变流过Rt电流（毫安表显示），使电流的大小为0.8 mA≤I≤1mA。 ⑵ 测R100（测100oC时的阻值）。将试管放在盛有2/3水的烧杯中，将烧杯置于电炉上，加热至水沸腾，恒温15分钟后进行测量。 ① 正向测三组Ut100、Us100。 ② 反向测三组Ut100、Us100。 注意：E=11V,R1=9999Ω，R2=1K;调整分压电阻的阻值R1（从 档开始调整）改变流过Rt电流（毫安表显示），使电流的大小为0.8 mA≤I≤1mA。 3、经过热电阻电流I的大小对测温的影响 ⑴ 在2.⑵中，已测0.8 mA≤I≤1mA时R100的实际阻值。 ⑵ 测100°C流过热电阻电流I=10mA时的阻值（见表二）。 ① 正向测三组U′t100、U′s100。 ② 反向测三组U′t100、U′s100。 注意：E=11V,R1=999Ω,R2=1K，调整R1（从 档开始调整）让流过热电阻的电流I=10 mA。 六、数据记录与处理 被检热电阻：分度号 标称准确度等级 电阻箱（作为标准电阻）：型号 准确度等级 电位差计： 型号 准确度等级 实验环境： 室温 相对湿度 表一：测定R0、R100实验数据记录表 （建议:Rs0取100.00Ω、Rs100取138.00Ω） 电流方向 序 号 电流（mA） R0测量 （Rs0取100.00Ω） R100
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