在金属中,载流子为自由电子,当温度升高时,虽然自由电子数目基本不变(当温度变化范围不是很大时),但每个自由电子的动能将增加,因而在一定的电场作用下,要使这些杂乱无章的电子作定向运动就会遇到更大的阻力,导致金属电阻值随温度的升高而增加。
热电阻就要是利用电阻随温度升高而增大这一特性来测量温度的。热电阻传感器中的热敏电阻是一种新型的半导体测温元件。半导体中参加导电的是载流子,由于半导体中载流子的数目远比金属中的自由电子数目少得多,所以它的电阻率大。随温度的升高,半导体中更多的价电子受热激发跃迁到较高能级而产生新的电子―空穴对,因而参加到电的载流子数目增加了,半导体的电阻率也就降低了(电导率增加)。因为载流子数目随温度上升按指数规律增加,所以半导体的电阻率也就随温度上升按指数规律下降。热敏电阻正是利用半导体这种载流子数随温度变化而变化的特性制成的一种温度敏感元件。当温度变化1℃时,某些半导体热敏电阻的阻值变化将达到(3~6)%。在一定条件下,根据测量热敏电阻值的变化得到温度的变化压力传感器。
热电阻传感器安装要求
对热电阻的安装,应注意有利于测温准确,安全可考及维修方便,而且不影响设备运行和生产操作。要满足以上要求,在选择对热电阻的安装部位和插入深度时要注意以下几点:
1、为了使热电阻的测量端与被测介质之间有充分的热交换,应合理选择测点位置,尽量避免在阀门,弯头及管道和设备的死角附近装设热电阻。
2、带有保护管的热电阻有传热和散热损失,为了减少测量误差,热电偶和热电阻应该有足够的插入深度:
(1)对于测量管道流体温度的热电阻,一般都应将其测量端插入到管道处(垂直安装或倾斜安装)。如被测流体的管道直径是200毫米,那热电阻插入深度应选择100毫米;
(2)对于高温高压和高速流体的温度测量(如主蒸汽温度),为了减小保护套对流体的阻力和防止保护套在流体作用下发生断裂,可采取保护管浅插方式或采用热套式热电阻。浅插式的热电阻保护管,其插入主蒸汽管道的深度应不小于75mm;热套式热电阻的标准插入深度为100mm;
(3)假如需要测量是烟道内烟气的温度,尽管烟道直径为4m,热电阻插入深度1m即可。
(4)当测量原件插入深度超过1m时,应尽可能垂直安装,或加装支撑架和保护套管称重传感器。