传感器技术CH06

1、1热电传感器热电传感器热能热能电能电能测量：温度和与温度有关的参量测量：温度和与温度有关的参量温度温度电势电势电阻电阻 热电偶热电偶 金属金属 半导体半导体 热电阻热电阻 热敏电阻热敏电阻PNPN结型温度传感器结型温度传感器Thermoelectric transducer3一、热电阻材料特点一、热电阻材料特点（1 1）高温度系数、高电阻率）高温度系数、高电阻率（2 2）较宽测量范围内具有稳定的物理和化学性质）较宽测量范围内具有稳定的物理和化学性质（3 3）良好的输出特性）良好的输出特性（4 4）良好工艺性）良好工艺性原理：金属材料的电阻随温度变化而变化原理：金属材料的电阻随温度变化而变化Th

2、ermo-resistance传感器技术第六章4二、常用热电阻二、常用热电阻1 1、铂电阻、铂电阻其中，RT、R0 温度为 T 和 0 时的电阻； A、B、C 为常数： A = 3.940 10-2 / B = -5.84 10-7 /2 C = -4.22 10-12 /4分度表分度表 R0 = 50 和和 100 时的时的 Rt t 关系关系传感器技术第六章0 660 -190 0 20(1)tRRATBT2301(100)TRRATBTC TT52、铜电阻国际温标IPTS-68规定：在 259.34 630.74 内， 以铂电阻作为温度基准器 优点优点： （1 1）易提纯）易提纯 （2

3、2）在高温和氧化性介质中性能稳定）在高温和氧化性介质中性能稳定 （3 3）输出近线性）输出近线性 （4 4）测量精度高）测量精度高传感器技术第六章其中，A、B、C为常数：A = 4.28899 10-3 / B = -2.133 10-7 /2 C = 1.233 10-9 /3-50 150 模型1：精确计算时230(1)TRRATBTCT6传感器技术第六章模型模型2 2：简便计算，常用二项式计算简便计算，常用二项式计算其中，其中，RT、R0 温度为温度为 T 和和 T 0时的电阻；时的电阻； 温度为温度为 T0 时的温度系数。时的温度系数。0001()TRRTT07 优优 点点 （ 1）

4、易易 提提 纯纯 ； （ 2） 物物 理理 、 化化 学学 特特 性性 稳稳 定定 ； （ 3） 输输 出出 近近 线线 性性 ； （ 4） 价价 格格 低低 廉廉 。 缺缺 点点 （ 1） 电电 阻阻 率率 低低 ； （ 2） 体体 积积 较较 大大 ， 热热 惯惯 性性 较较 大大 ； （ 3） 温温 度度 高高 于于 100 易易 氧氧 化化 。 3、其它热电阻 低温、超低温 材材料料 温温度度范范围围 优优 点点 缺缺点点 铟铟电电阻阻 室室温温 4.3K 4.2 15K， 灵灵敏敏度度是是铂铂的的 10 倍倍。 材材料料软软，重重复复性性差差。 锰锰电电阻阻 63 2K （-271

5、-210 ） 灵灵敏敏度度高高 材材料料脆脆，难难拉拉成成丝丝。 碳碳电电阻阻 -273 -268.5 液液氦氦温温域域 价价格格低低廉廉，对对磁磁场场不不敏敏感感。 热热稳稳定定差差 传感器技术第六章8三、热电阻的测量电路三、热电阻的测量电路两线制两线制指示仪表指示仪表rrRt1 1、三线制、三线制uA1R2R4RTRrrrEr：电桥电源；：电桥电源；2r：相邻臂：相邻臂传感器技术第六章平衡：平衡：124()()TR RrR Rr2411()TR RrR rRRr = 0，导线电阻，导线电阻 r 对测量无影响对测量无影响21RR 若241TR RRR9四、热电阻应用举例四、热电阻应用举例例例

6、1 1：测量真空度：测量真空度I恒温容器恒温容器被测介质被测介质玻璃管玻璃管铂电阻丝铂电阻丝传感器技术第六章tRT平衡tRT平衡导热系数真空度Pa310测量真空度：（1 1）不受其它条件约束；）不受其它条件约束；（2 2）保证恒流源）保证恒流源 I I 稳定。稳定。TURI2 2、四线制、四线制SETRIIrrrr10例例2 2：气体成分分析仪气体成分分析仪传感器技术第六章 第第 i 种气体的导热系数种气体的导热系数 第第 i 种气体的百分含量种气体的百分含量niiin1100iin)1 (21 已知已知 可测量可测量 可求出可求出21、1KRpRrEA2KR1XR2XRwRR 参考室参考室

7、工作室工作室21kkRR 、21XXRR 、11一、热敏电阻的结构和特点一、热敏电阻的结构和特点玻璃壳玻璃壳热敏电阻热敏电阻引线引线半导体半导体金属氧化物：钴金属氧化物：钴CoCo、锰、锰MnMn、镍、镍Ni Ni 等的氧化物等的氧化物采用不同比例配方、高温烧结而成。采用不同比例配方、高温烧结而成。优点优点：（1 1）结构简单、体积小、可测点温度；）结构简单、体积小、可测点温度； （2 2）电阻温度系数大，灵敏度高（）电阻温度系数大，灵敏度高（1010倍）；倍）； （3 3）电阻率高、热惯性小、适宜动态测量。）电阻率高、热惯性小、适宜动态测量。传感器技术第六章12热敏电阻的主要参数热敏电阻的主

8、要参数传感器技术第六章13 型型号号 用用途途 标标准准阻阻值值 25（k k） 额额定定功功率率 （W） 时时间间常常数数 （s） 耗耗散散系系数数 （mW/） MF-11 温温度度补补偿偿 0.01 15 0 0. .5 5 5 5 MF-13 温温度度补补偿偿 0.82 300 0 0. .2 25 5 4 4 MF-16 温温度度补补偿偿 10 1000 0 0. .5 5 1 11 15 5 7 7 7 7. .6 6 RRC2 测测控控温温 6.8 1000 0 0. .4 4 2 20 0 7 7 7 7. .6 6 RRC7B 测测控控温温 3 100 0 0. .0 03 3

9、 T T环境环境 空气静止和流动：空气静止和流动： T T传感器传感器不同、不同、U U0 0 不同不同 流速越大、散热越强、流速越大、散热越强、 温度越低、温度越低、 U U0 0 越小越小 两只两只 LM335 LM335 处于相同环境温度下处于相同环境温度下 一只通一只通 10mA 10mA 大电流，另一只通小电流大电流，另一只通小电流 标定：静止空气、调整电位器使标定：静止空气、调整电位器使 U U0 0 = 0= 0传感器技术第六章43例例2 2：摄氏和华式数字温度计摄氏和华式数字温度计 工工作作电电源源 工工作作温温度度 标标定定系系数数 重重复复性性 长长期期漂漂移移 4 30V -55 +150 1uA/K 0.1 0.1 /月月 AD590电流输出型集成温度传感器电流输出型集成温度传