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熱電阻溫度計(jì)工作原理與材料特性深度解析
一、工作原理
熱電阻溫度計(jì)基于金屬或半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度變化的特性實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。其核心公式為Rt=R?[1+α(t-t?)]，其中Rt為溫度t時(shí)的電阻值，R?為參考溫度t?（通常為0℃）時(shí)的電阻值，α為電阻溫度系數(shù)。當(dāng)溫度升高時(shí)，金屬導(dǎo)體中自由電子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，導(dǎo)致電阻增大；而半導(dǎo)體材料因載流子濃度變化，電阻變化更為顯著。
工業(yè)中常用三線制或四線制接線方式消除導(dǎo)線電阻誤差。三線制通過將兩根導(dǎo)線接入相鄰電橋臂，利用環(huán)境溫度變化對(duì)兩根導(dǎo)線電阻的等效影響實(shí)現(xiàn)誤差抵消；四線制則通過恒流源供電，直接測(cè)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(shù)穩(wěn)定（3.9×10?³/℃），在氧化性介質(zhì)中化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)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(shù)較大（4.25×10?³/℃），-50℃至150℃范圍內(nèi)線性度好，成本低，但易氧化，需在無腐蝕性環(huán)境中使用。
鎳（Ni）：溫度系數(shù)適中（6.7×10?³/℃），-60℃至180℃范圍內(nèi)性能穩(wěn)定，但存在非線性誤差，需通過分度表校正。
半導(dǎo)體熱敏電阻：如NTC（負(fù)溫度系數(shù)）材料，溫度系數(shù)高達(dá)-3%至-6%/℃，響應(yīng)速度快，但互換性差，非線性嚴(yán)重，測(cè)溫范圍限制在-50℃至300℃。
三、技術(shù)對(duì)比
鉑電阻精度高（±0.05℃），適用于精密測(cè)量；銅電阻成本低，適用于低溫場(chǎng)景；鎳電阻平衡了成本與性能；熱敏電阻則以高靈敏度見長(zhǎng)，但需配套線性化電路。實(shí)際應(yīng)用中需根據(jù)溫度范圍、精度要求及環(huán)境條件選擇材料與結(jié)構(gòu)。
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