铜热电阻与热电阻测量电路

铜热电阻与热电阻测量电路

本文件是《传感器与检测技术》课程中关于热电阻传感器的第二部分内容，重点介绍铜热电阻的工作原理、特性、分度表以及热电阻的测量电路，特别是两线制引线方式及其误差分析。

主要内容

铜热电阻

铜热电阻是铂热电阻的低成本替代方案，适用于测量精度要求不高且温度较低的场合（-50~150℃）。其电阻-温度关系近似为线性：

其中温度系数 $\alpha =4.289\times {10}^{-3}/℃$。

铜热电阻的优点是电阻温度系数较大、线性好、价格便宜；缺点是电阻率较低、体积较大、热惯性较大、稳定性较差，在100℃以上容易氧化，因此只能用于低温及没有浸蚀性的介质中。

铜热电阻有两种分度号：Cu50（$R_0=50\Omega$）和Cu100（$R_0=100\Omega$），后者为常用型。Cu50的分度表（标准号：JB/T 8623-2015）覆盖-50~150℃温度范围，Cu100的分度表可将Cu50表中的电阻值加倍获得。

热电阻的测量电路

工业上热电阻广泛应用于-200~500℃范围的温度测量，特点是精度高、性能稳定，适于测低温；缺点是热惯性大，需辅助电源。流过热电阻丝的电流一般不宜超过6mA，以免产生较大热量影响测量精度。

由于热电阻阻值不高，且工业用热电阻安装在生产现场离控制室较远，引线电阻对测量结果有较大影响。热电阻引线方式有三种：两线制、三线制和四线制。

两线制

两线制接线方式在热电阻感温体两端各连一根导线。设每根导线电阻值为r，电桥平衡条件为：

因此：

如果实际测量中不考虑导线电阻（忽略2r），测量结果将引入误差。这种引线方式简单、费用低，但引线电阻及其变化会改变热电阻桥臂总阻值，带来附加误差。两线制适用于引线不长、测温精度要求较低，且引线电阻值远小于热电阻值的场合。

由于引线电阻的存在，测量结果中总是存在误差，测量得出的温度将比实际值偏高。