熱電阻按結(jié)構(gòu)可分為線繞元件式和薄膜元件式,線繞式是目前最為常見的類型,其感溫金屬絲纏繞在某種材質(zhì)的芯體上,因此稱為線繞式;薄膜式則是將感溫金屬嵌于薄片基體上制成。目前,使用中比較常見的熱電阻探針均采用的是線繞式,通過選用不同基體、保護(hù)套管、連接線等實(shí)現(xiàn)在不同場合的應(yīng)用。薄膜式熱電阻除具有常規(guī)熱電阻的性能外,還具有體積小、電阻溫度系數(shù)高、熱容量小、熱響應(yīng)快、耐振動、耐沖擊的特點(diǎn),適用于安裝位置小,需要快速響應(yīng)的測溫系統(tǒng)中,在諸如電子設(shè)備的熱測試等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。但使用時(shí),需注意薄膜式熱電阻的最大工作電流遠(yuǎn)小于線繞式,其體積小、熱容小的特點(diǎn),使其自熱系數(shù)高于線繞式,過大的電流將會對其溫度測量帶來較大的誤差。因此,通常薄膜式熱電阻產(chǎn)品一定會給出其自熱系數(shù),使用者需關(guān)注。
由于線繞式和薄膜式熱電阻均是將金屬絲固定于某一材質(zhì)的基體上加工而成的,因而基體材質(zhì)與熱電阻元件的整體使用性能有很大關(guān)系。有實(shí)踐表明,繞線式熱電阻受到振動、沖擊時(shí),會導(dǎo)致感溫絲變形彎曲而產(chǎn)生應(yīng)力,進(jìn)而使其溫度電阻特性發(fā)生改變。因此,某些工況下,應(yīng)選用芯體材質(zhì)具有良好抗沖擊性的熱電阻。目前,常見的芯體材質(zhì)主要有陶瓷、玻璃等,陶瓷材質(zhì)的芯體可適用于極低和極高溫度條件下,可耐熱沖擊,但是其抗振能力有限且只能在干燥的環(huán)境中使用。玻璃材質(zhì)可適應(yīng)低溫及極高溫,可耐熱沖擊,抗振性能優(yōu)于陶瓷。此外,薄膜式熱電阻通常會選用硅片為基體材質(zhì)。
金屬絲如鉑絲在高溫下,容易被還原性氣氛所污染,導(dǎo)致其電阻溫度特性改變,測溫不準(zhǔn)。因此,熱電阻在制造中,需加裝套管進(jìn)行封裝保護(hù),方可使用。套管材質(zhì)也需根據(jù)使用環(huán)境進(jìn)行選擇,除選與基體同材質(zhì)進(jìn)行封裝外,在酸堿等易腐蝕的環(huán)境中,還會采用不銹鋼等材質(zhì)的套管,或?qū)μ坠鼙砻孢M(jìn)行處理,提高表面光潔度,增強(qiáng)耐腐蝕性,以延長熱電阻使用壽命。薄膜式熱電阻也會通過涂保護(hù)膜等手段來增加其環(huán)境適應(yīng)性。
選用何種芯體材質(zhì)以及保護(hù)套材質(zhì),均與熱電阻溫度計(jì)的使用環(huán)境息息相關(guān),選用合適的材質(zhì),才能保證熱電阻使用長久。