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熱電阻溫度計工作原理與材料特性深度解析
閱讀：204發布時間：2025-4-18
一、工作原理
熱電阻溫度計基于金屬或半導體材料的電阻值隨溫度變化的特性實現測溫。其核心公式為Rt=R?[1+α(t-t?)]，其中Rt為溫度t時的電阻值，R?為參考溫度t?（通常為0℃）時的電阻值，α為電阻溫度系數。當溫度升高時，金屬導體中自由電子的熱運動加劇，導致電阻增大；而半導體材料因載流子濃度變化，電阻變化更為顯著。
工業中常用三線制或四線制接線方式消除導線電阻誤差。三線制通過將兩根導線接入相鄰電橋臂，利用環境溫度變化對兩根導線電阻的等效影響實現誤差抵消；四線制則通過恒流源供電，直接測量電壓降，消除引線電阻干擾。
二、材料特性
鉑（Pt）：電阻溫度系數穩定（3.9×10?³/℃），在氧化性介質中化學穩定性優異，適用于-200℃至850℃范圍，但高純鉑絲成本高且高溫下易脆化。
銅（Cu）：電阻溫度系數較大（4.25×10?³/℃），-50℃至150℃范圍內線性度好，成本低，但易氧化，需在無腐蝕性環境中使用。
鎳（Ni）：溫度系數適中（6.7×10?³/℃），-60℃至180℃范圍內性能穩定，但存在非線性誤差，需通過分度表校正。
半導體熱敏電阻：如NTC（負溫度系數）材料，溫度系數高達-3%至-6%/℃，響應速度快，但互換性差，非線性嚴重，測溫范圍限制在-50℃至300℃。
三、技術對比
鉑電阻精度高（±0.05℃），適用于精密測量；銅電阻成本低，適用于低溫場景；鎳電阻平衡了成本與性能；熱敏電阻則以高靈敏度見長，但需配套線性化電路。實際應用中需根據溫度范圍、精度要求及環境條件選擇材料與結構。
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