热电阻的自热效应对测温的影响

2025/1/2 14:41:38 人评论 次浏览 分类:温度测量  文章地址:http://yunrun.com.cn/tech/5938.html

在测量热电阻的过程中,为了获取电阻值,通常需要施加一定的电流或电压。根据焦耳定律,电流通过电阻时会产生热量,这部分热量会使热电阻自身的温度升高,从而导致热电阻电阻值发生变化。这种由于自身发热引起的温度升高现象,就是热电阻的自热效应。

自热效应会对温度测量的准确性产生影响。由于热电阻的阻值会随温度变化,自热效应导致的温度升高会使得测量到的温度值偏离实际的被测温度。因此,在高精度的温度测量中,必须考虑并尽量减小自热效应的影响。


通过热电阻的电流越大,其灵敏度及分辨率也越高,可是由自热效应引起的电能消耗Wc也越大,致使测温误差增大。对于电阻为100欧姆的元件,如果通过的电流分别为10mA与2mA时,
消耗的电能则分别为10mW与0.4mW。由此看出,通过的电流不同,引起的自热效应误差的大小也各异。测量电流与自热效应误差的关系如图所示。因此,在进行高精度测量时,必须注意电流的大小及测量仪表的灵敏度。随着仪表技术进步,即使用很小的电流,仪表也可以得到足够的灵敏度。

测量电流与自然效应误差的关系(在0℃的拌搅水中)

对热电阻施加单位电能时,由自热效应引起的温度升高为K(C/mW),消耗的电能为Wc时,由自热效应引起的误差△tc可用下式表示:

△tc=KWc=KI2R


系数K取决于热电阻的结构(电阻丝的直径、绕线密度、保护管直径、内部有无充填物及其种类等),并与环境有关。如以小型玻璃骨架组件为例,在搅拌的水中K为
0.007℃/mW,但在静止的空气中却为0.28℃/mW,为上述搅拌水中的40倍;如以带保护管的热电阻为例,在搅拌水中K为0.012℃/mW,在静止空气中为0.033℃/mW。由此可见,热电阻自热效应误差与环境关系很大。

对于系数K可通过如下方法求得。在同一环境条件下,通过电流I1时的电阻值为R1,改变电流达I2时,则其电阻值R2=R1+△R,如果电阻温度系数为a,则K可用
下式近似求得:



综上所述,热电阻的自热效应是温度测量中一个不可忽视的因素,它会影响测量的准确性。通过理解自热效应的影响因素和采用适当的修正方法,可以有效减小这种效应带来的误差,提高温度测量的精度。

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