在金屬中,載流子為自由電子,當溫度升高時,雖然自由電子數目基本不變(當溫度變化范圍不是很大時),但每個自由電子的動能將增加,因而在一定的電場作用下,要使這些雜亂無章的電子作定向運動就會遇到更大的阻力,導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測量溫度的。熱電阻傳感器中的熱敏電阻是一種新型的半導體測溫元件。半導體中參加導電的是載流子,由于半導體中載流子的數目遠比金屬中的自由電子數目少得多,所以它的電阻率大。隨溫度的升高,半導體中更多的價電子受熱激發躍遷到較高能級而產生新的電子―空穴對,因而參加到電的載流子數目增加了,半導體的電阻率也就降低了(電導率增加)。因為載流子數目隨溫度上升按指數規律增加,所以半導體的電阻率也就隨溫度上升按指數規律下降。熱敏電阻正是利用半導體這種載流子數隨溫度變化而變化的特性制成的一種溫度敏感元件。當溫度變化1℃時,某些半導體熱敏電阻的阻值變化將達到(3~6)%。在一定條件下,根據測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
對熱電阻的安裝,應注意有利于測溫準確,安全可考及維修方便,而且不影響設備運行和生產操作。要滿足以上要求,在選擇對熱電阻的安裝部位和插入深度時要注意以下幾點:
1、為了使熱電阻的測量端與被測介質之間有充分的熱交換,應合理選擇測點位置,盡量避免在閥門,彎頭及管道和設備的死角附近裝設熱電阻。
2、帶有保護管的熱電阻有傳熱和散熱損失,為了減少測量誤差,熱電偶和熱電阻應該有足夠的插入深度:
(1)對于測量管道流體溫度的熱電阻,一般都應將其測量端插入到管道處(垂直安裝或傾斜安裝)。如被測流體的管道直徑是200毫米,那熱電阻插入深度應選擇100毫米;
(2)對于高溫高壓和高速流體的溫度測量(如主蒸汽溫度),為了減小保護套對流體的阻力和防止保護套在流體作用下發生斷裂,可采取保護管淺插方式或采用熱套式熱電阻。淺插式的熱電阻保護管,其插入主蒸汽管道的深度應不小于75mm;熱套式熱電阻的標準插入深度為100mm;
(3)假如需要測量是煙道內煙氣的溫度,盡管煙道直徑為4m,熱電阻插入深度1m即可。
(4)當測量原件插入深度超過1m時,應盡可能垂直安裝,或加裝支撐架和保護套管稱重傳感器。