new第5次讲稿-热电阻温度计my.ppt

2 4热电阻温度计ResistanceThermometer 常用热电阻种类 热电阻的结构 半导体热敏电阻 热电阻测温原理 一 热电阻测温原理及特点 用热电偶测量500 以下温度时 热电势小 测量精度低 且使用中经常需要进行冷端温度补偿 故工业上在测低温时通常采用热电阻温度计 其测温范围为 200 500 取一只100W 220V灯泡 用万用表测量其电阻值 可以发现其冷态阻值只有几十欧姆 而计算得到的额定热态电阻值应为484 温度升高 金属内部原子晶格的振动加剧 从而使金属内部的自由电子通过金属导体时的阻碍增大 宏观上表现出电阻率变大 电阻值增加 优点 1 输出信号大 测温精度高 2 电阻信号便于远传 3 无需冷端补偿 4 可以实现多点切换测量 1 热电阻测温特点 缺点 1 感温部分体积大 热惯性大 2 不能测取某一点的温度 只能测量一个区域的平均温度 3 在使用时需要外供电源 4 连接导线电阻易受环境温度影响而产生测量误差 热电阻温度计的组成 热电阻 电阻体 绝缘管和保护套管 连接导线显示仪表 2 热电阻测温原理 测温原理金属导体或半导体 电阻值R f 温度t 电阻温度系数 温度变化1 时 导体电阻值的相对变化量 单位为1 灵敏度 金属导体 t Rt 为正值 而半导体 t Rt 为负值 金属纯度 有些合金材料 如锰铜 0 常用热电阻材料的电阻与温度关系 根据感温元件的材质可分为金属导体和半导体两大类 金属热电阻目前大量使用的有铂 铜和镍三种 按准确度等级可分为标准电阻温度计和工业电阻温度计 二 常用热电阻种类 热电阻材料要求 1 物理及化学性质稳定 2 电阻温度系数大 3 电阻率大 4 电阻值与温度近似为线性关系 5 复现性好 6 价格便宜 特点 稳定性好 精确度高 性能可靠 ITS 90规定以铂电阻温度计作为13 8033K 961 78 温域的标准内插仪器 1 铂热电阻 Pt 铂的电阻值与温度的关系在 200 0 范围内 在0 850 范围内 铂电阻的纯度通常用R100 R0表示 铂电阻的分度号 Pt10 Pt100 Pt50Pt10 表示铂电阻在0 时的电阻值为R0 10 学习查 铂热电阻分度表 铂热电阻分度表 铜电阻与温度的关系在 50 150 范围内 在0 100 范围内 电阻温度关系是线性的 Rt R0 1 t 式中 4 25 4 28 10 3 2 铜热电阻 Cu 优点 R t关系近似线性 较大 材料易提纯 价格便宜 互换性好 缺点 电阻率较小 为保持一定阻值需要细而长的铜丝 使体积 热惯性 测温上限低 因为铜在100 以上易氧化且抗腐蚀性差 铜电阻的分度号Cu50和Cu100 特点 电阻温度系数大 灵敏度高 测温范围是 60 180 主要用于较低温域 镍电阻的分度号有Ni100 Ni300和Ni500 3 镍热电阻 Ni 热电阻的主要技术性能 例 用分度号Cu100的铜电阻温度计测得发电机冷却水温度为56 但检定时确知铜热电阻的R0 100 8 电阻温度系数 4 29 10 3 试求冷却水的实际温度 解 测温时显示仪表按R0 100 4 28 10 3 分度的 Rt R0 1 t 故100 1十0 00428 56 100 8 1十0 00429 t 由此求得冷却水实际温度t 53 6 三 热电阻的结构 1 普通热电阻 2 铠装热电阻 薄膜型及普通型铂热电阻 小型铂热电阻 防爆型铂热电阻 汽车用水温传感器及水温表 铜热电阻 铂电阻温度显示 变送器 热电阻的接线方法 引出线 由热电阻体至接线端子的连接导线 平衡状态下 IA RA IB RB 0It Rt ID RD 0 IA IB It ID 电桥安装在仪表室内的 而热电阻Rt安装在被测对象中 距仪表室有一定的距离 由于两根导线电阻Ra及Rb在一个桥臂内 铜导线电阻受温度影响较大 在热电阻没有任何变化时 导线电阻变化会使得平衡电阻RD相应移动 标尺上的读数改变 移动滑线电阻RD 检流计指针指零 表示电桥平衡 由于RA RB一定 故移动RD的电阻值不断平衡 可通过RD电阻刻度或温度刻度读取温度变化 二线制连接法 惠斯登电桥 平衡状态下 考虑Ra Rc和RbRt Rc RA Ra RD RB注意 平衡时Ib 0 导线电阻Ra及Rb分别在相邻桥臂RA及RD中 另一导线电阻接到导线的输出端 如果RA RD 则环境温度变化及电阻自身发热引起导线电阻Ra及Rb的变化基本相等 对电桥平衡影响极小 三线制连接法 卡仑达尔电桥 1 两线制存在引出线电阻随温度变化产生的附加误差 2 三线制可以消除引出线电阻的影响 工业上多采用 3 四线制不仅可消除引出线电阻的影响 还可消除连接导线间接触电阻及其阻值变化的影响 多用于标准铂热电阻的引出线上 热电阻在使用中的注意事项 为减小环境温度对线路电阻的影响 工业上常采用三线制连接 也可以采用四线制连接 热电阻引入显示仪表的线路电阻必须符合规定值 否则将产生系统误差 热电阻工作电流应小于规定值 否则因过大电流造成自热效应 产生附加误差 热电阻分度号必须与显示仪表调校时分度号相向 四 半导体热敏电阻 SemiconductorHeat sensitiveResistance 工作原理 是利用半导体材料的电阻随温度显著变化这一特性制成的感温元件 由某些金属氧化物按一定的配方比例压制烧结而成 负温度系数 NTC 热敏电阻 阻值随温度升高而显著减少 采用MnO2 Mn NO3 4 CuO Cu NO3 2等化合物制造 正温度系数 PTC 热敏电阻采用NiO2 ZrO2等化合物制造 临界温度 CTR 热敏电阻当温度超过某一数值后 电阻会急剧增加或减少 热敏热电阻温度特性 电阻与温度的关系 非线性的 T为热力学温度 e 2 71828 A B为常数 在温度T0时的电阻值为 两式整理得 例 已知某半导体热敏电阻在20 时的阻值为100 其电阻与温度斜率为dR dt 5 0 K 试求 该热敏电阻在50 时的阻值 提示 利用公式 解 代入已知数据 即可求得A和B的值A 0 000043092 B 4296 8 K 再利用公式求得 RT在50 即50 273 15K 时的阻值为25 64 优点 1 电阻温度系数大 灵敏度高 2 电阻率很大 体积可做的很小 热惯性小 响应快 可用来测量点的温度 3 电阻值很大 连接导线电阻变化的影响可忽略 缺点 1 同一型号的热敏电阻的电阻温度特性分散性很大 互换性差 2 电阻温度关系不稳定 随时间而变 需及时标定 半导体热敏电阻的结构图 a 珠形热敏电阻 b 涂敷玻璃的热敏电阻 1 电阻 金属氧化物烧结体 2 引出线 铂丝 3 玻璃 4 杜美丝 c 带玻璃保护套管的热敏电阻 1 金属氧化物烧结体 2 铂丝 5 玻璃管 热敏电阻的外形 结构及符号 a 圆片型热敏电阻b 柱型热敏电阻c 珠型热敏电阻d 铠装型e 厚膜型f 图形符号1 热敏电阻2 玻璃外壳3 引出线4 紫铜外壳5 传热安装孔 热敏电阻外形 MF12型NTC热敏电阻 聚脂塑料封装热敏电阻 其他形式的热敏电阻 玻璃封装NTC热敏电阻 MF58型热敏电阻 其他形式的热敏电阻 带安装孔的热敏电阻 大功率PTC热敏电阻 其他形式的热敏电阻 续 MF58型 珠形 高精度负温度系数热敏电阻 MF5A 3型热敏电阻 参考深圳科蓬达电子有限公司资料 非标热敏电阻 非标热敏电阻 续 非标热敏电阻 续 热敏电阻温度面板表 热敏电阻 LCD 热敏电阻体温表 热敏电阻用于CPU的温度测量 参考小熊在线公司资料 热敏电阻用于电热水器的温度控制 课外作业 1 某铜电阻在20 时的阻值R20