什么是铜热电阻?
铜热电阻是利用铜材料电阻值随温度变化的规律进行温度测量的一种热电阻。铜热电阻的电阻与温度关系几乎呈线性,同时具有电阻温度系数较大、材料容易提纯、价格较低等特点。
因此,在测量准确度要求不是特别高、温度范围较低的工业测温场合,铜热电阻具有较好的实用性和经济性。
一、铜热电阻的测温范围
铜热电阻通常用于-50~150℃范围内的温度测量。由于铜材料在100℃以上比较容易氧化,因此铜热电阻更适合低温以及没有侵蚀性介质的环境。
| 项目 | 参数 |
|---|---|
| 常用测温范围 | -50~150℃ |
| 主要特点 | 电阻-温度关系接近线性 |
| 电阻温度系数 | 较大 |
| 材料特点 | 容易提纯、价格较低 |
| 主要限制 | 100℃以上较容易氧化 |
| 适用环境 | 低温、无侵蚀性介质场合 |
二、Cu50和Cu100是什么意思?
工业上常见的铜热电阻分度号主要有Cu50和Cu100两种。两者最主要的区别是0℃时的标称电阻值不同。
| 分度号 | 0℃电阻值R0 | 说明 |
|---|---|---|
| Cu50 | 50Ω | 0℃时标称电阻为50Ω |
| Cu100 | 100Ω | 0℃时标称电阻为100Ω |
由于Cu100的0℃电阻值是Cu50的2倍,因此Cu50的分度值乘以2即可得到Cu100相应的分度值。
三、铜热电阻的电阻-温度计算公式
铜热电阻的电阻与温度关系可表示为:
Rt = R0[1 + αt + βt(t - 100) + γt²(t - 100)]
式中各参数含义如下:
| 符号 | 含义 | 数值或单位 |
|---|---|---|
| Rt | 铜热电阻在t℃时的电阻值 | Ω |
| R0 | 铜热电阻在0℃时的电阻值 | Cu50为50Ω,Cu100为100Ω |
| α | 电阻温度系数 | 4.280×10-3 ℃-1 |
| β | 常数 | -9.31×10-8 ℃-2 |
| γ | 常数 | 1.23×10-9 ℃-3 |
| t | 温度(ITS-90温度值) | ℃ |
四、Cu50和Cu100如何换算?
Cu50和Cu100采用相同的电阻-温度关系,其主要区别在于0℃时的标称电阻R0不同。Cu50的R0为50Ω,Cu100的R0为100Ω。
因此,在相同温度条件下,Cu100的相应分度值约为Cu50的2倍。工程应用中应首先确认温度传感器到底是Cu50还是Cu100,避免二次仪表或PLC输入类型设置错误。
五、铜热电阻的允许偏差
铜热电阻的允许偏差可按下式表示:
Δ = ±(0.30 + 0.006|t|) ℃
式中,Δ为铜热电阻的允差,单位为℃;t为温度,单位为℃,计算时采用温度绝对值。
| 温度 | 允许偏差计算 | 允许偏差 |
|---|---|---|
| 0℃ | ±(0.30 + 0.006×0) | ±0.30℃ |
| 50℃ | ±(0.30 + 0.006×50) | ±0.60℃ |
| 100℃ | ±(0.30 + 0.006×100) | ±0.90℃ |
| 150℃ | ±(0.30 + 0.006×150) | ±1.20℃ |
六、铜热电阻的绝缘电阻要求
铜热电阻除了需要满足规定的电阻-温度特性外,对绝缘性能也有相应要求。
| 条件 | 绝缘电阻要求 |
|---|---|
| 常温 | ≥50MΩ |
| 上限温度 | ≥10MΩ |
绝缘电阻下降可能影响测量回路的稳定性,因此在传感器检验和现场故障排查过程中,绝缘性能也是需要检查的重要项目。
七、铜热电阻与铂热电阻有什么区别?
| 比较项目 | 铜热电阻 | 铂热电阻 |
|---|---|---|
| 常见分度号 | Cu50、Cu100 | Pt100、Pt10等 |
| 测温范围 | 主要用于-50~150℃ | 测温范围更宽 |
| 线性特性 | 电阻-温度关系接近线性 | 具有稳定的标准电阻-温度关系 |
| 材料成本 | 较低 | 相对较高 |
| 高温性能 | 较弱,100℃以上容易氧化 | 更适合较宽温区测量 |
八、铜热电阻适合哪些场合?
铜热电阻比较适合温度范围较低、测量准确度要求不是特别高,同时希望降低温度传感器成本的场合。由于其温度范围有限,在选择Cu50或Cu100之前,应首先确认实际工艺温度是否处于其适用范围内。
如果现场温度较高、测量范围较宽或者对长期稳定性要求较高,一般需要根据实际工况考虑铂热电阻等其他温度传感器。
总结
铜热电阻具有电阻-温度关系接近线性、电阻温度系数较大、材料成本较低等特点,常见型号包括Cu50和Cu100,主要用于-50~150℃的中低温测量。实际使用时,需要正确区分Cu50与Cu100,并关注测温范围、允许偏差和绝缘电阻等参数。