《热电阻温度传感器》PPT课件.ppt

第4讲热电阻式温度传感器ThermalResistiveSensors 目录 热电阻 2 3 1金属热电阻热电阻 热电阻 电阻体 最主要部分 绝缘套管 接线盒作为热电阻的材料要求 电阻温度系数要大 以提高热电阻的灵敏度 电阻率尽可能大 以便减小电阻体尺寸 热容量要小 以便提高热电阻的响应速度 在测量范围内 应具有稳定的物理和化学性能 电阻与温度的关系最好接近于线性 应有良好的可加工性 且价格便宜 使用最广泛的热电阻材料是铂和铜 1 常用热电阻 铂热电阻主要作为标准电阻温度计 广泛应用于温度基准 标准的传递 铜热电阻测量精度要求不高且温度较低的场合 测量范围一般为 50 150 其中 Rt 温度为t 时的电阻 R0 温度为0 时的电阻 A 常数 3 940 10 2 1B 常数 5 84 10 7 2C 常数 4 22 10 12 4 铂热电阻目前最好材料 长时间稳定的复现性可达10 4K 是目前测温复现性最好的一种温度计 铂电阻的精度与铂的提纯程度有关 百度电阻比 W 100 越高 表示铂丝纯度越高 国际实用温标规定 作为基准器的铂电阻 W 100 1 3925目前技术水平已达到W 100 1 3930 工业用铂电阻的纯度W 100 为1 387 1 390 国内统一设计的工业用标准铂电阻 W 100 1 391 R0分为50 和100 两种 分度号分别为Pt50和Pt100其分度表 给出阻值和温度的关系 铜热电阻 应用 测量精度要求不高且温度较低的场合测量范围 50 150 优点 温度范围内线性关系好 灵敏度比铂电阻高 容易提纯 加工 价格便宜 复制性能好 缺点 易于氧化 一般只用于150 以下的低温测量和没有水分及无侵蚀性介质的温度测量 与铂相比 铜的电阻率低 所以铜电阻的体积较大 模型1 其中 A B C为常数 A 4 28899 10 3 B 2 133 10 7 2C 1 233 10 9 3 简便计算 常用二项式计算 其中 Rt R0 温度为t 和t0 时的电阻 温度为t0 时的温度系数 模型2 几种常用金属热电阻材料参数 国际温标IPTS 68规定 在 259 34 630 74 内 以铂电阻作为温度基准器 优点 1 易提纯 2 在高温和氧化性介质中性能稳定 3 输出近线性 4 测量精度高 分度表 R0 50 和100 时的Rt t关系 3 其它热电阻 低温 超低温 两线制 指示仪表 r r Rt 三 热电阻传感器的测量电路 生产现场 控制室 两线制 电桥平衡时 若保证Ra Rb 则有 可见r1 r2对测量结果的影响较大 1 三线制 电桥平衡时 若保证Ra Rb 则有 r1 r2的影响有了一定的减小 电桥平衡时 若保证Ra Rb 则有 r1 r3的影响减小得更小 1 不受其它条件约束 2 恒流源I稳定 2 四线制 四 热电阻应用举例 例1 测量真空度 例2 气体成分分析仪 2 3 2半导体热敏电阻传感器 一 热敏电阻的结构和特点 金属氧化物 钴Co 锰Mn 镍Ni等的氧化物采用不同比例配方 高温烧结而成 优点 1 结构简单 体积小 可测点温度 2 电阻温度系数大 灵敏度高 10倍 3 电阻率高 热惯性小 适宜动态测量 热敏电阻的主要参数 二 热敏电阻的温度特性 负温度系数热敏电阻 NTC 正温度系数热敏电阻 PTC 临界温度系数热敏电阻 CRT 试验求A B 1 NTC的R T特性 电流较小 线性 欧姆定律 电流增加 阻值减小 非线性 电流较大 阻值减小超过电流增加 2 NTC的伏安特性 3 NTC的温度系数 T 电阻网络 线性化网络 精密电阻与热敏电阻串 并联 三 NTC的线性化处理 1 串联法 2 并联法 T R 四 应用举例 例1 测流速 例2 热电式继电器 应用 电机过热保护 铂测温电阻传感器 铂测温电阻缺点 响应速度慢 容易破损 难于测定狭窄位置的温度 现逐渐使用能大幅度改善上述缺点的极细型铠装铂测温电阻 因而使应用领域进一步扩大 主要应用 钢铁 石油化工的各种工艺过程 纤维等工业的热处理工艺 食品工业的各种自动装置 空调 冷冻冷藏工业 宇航和航空 物化设备及恒温槽 金属丝热电阻作为气体传感器的应用 1 连通玻璃管2 流通玻璃管3 铂丝 a 真空度测量方法对环境温度变化比较敏感 实际应用中有恒温或温度补偿装置 可测到133 322 10 5Pa b 可检测管内气体介质成分比例变化 热风流速变化 2 半导体热敏电阻传感器 温度测量 温度控制 温度补偿 流量测量 温度测量 热敏电阻点温计 温度控制 简易温度控制器 温度补偿 仪表中的电阻温度补偿电路 金属一般