第06章 热电式传感器课件

1、第第6 6章章 热电式传感器热电式传感器第第6 6章章 热电式传感器热电式传感器6.1 6.1 热电偶热电偶 6.2 6.2 热电阻热电阻 6.1 6.1 热电偶热电偶6.1.1 6.1.1 热电偶的工作原理热电偶的工作原理 6.1.2 6.1.2 热电偶的基本定律热电偶的基本定律 6.1.3 6.1.3 热电偶的类型热电偶的类型 6.1.4 6.1.4 热电偶的结构形式热电偶的结构形式 6.1.5 6.1.5 热电偶冷端的温度补偿热电偶冷端的温度补偿 6.1 6.1 热电偶热电偶6.1.1 6.1.1 热电偶的工作原理热电偶的工作原理 将两根不同的导体或半导体连接在一起组成一个闭将两根不同的

2、导体或半导体连接在一起组成一个闭合回路，如图合回路，如图6-1(a)6-1(a)所示，当两结点温度不同时，则在所示，当两结点温度不同时，则在该回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，该该回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，该电动势称为热电势，这两种不同的导体或半导体的组合电动势称为热电势，这两种不同的导体或半导体的组合称为热电偶。称为热电偶。6.1 6.1 热电偶热电偶 两个结点，一个称为工作端，又称测量端或热端，两个结点，一个称为工作端，又称测量端或热端，测温时将它置于被测介质中；另一个称为自由端，又称测温时将它置于被测介质中；另一个称为自由端，又称参考端或冷端，与测量仪表引出的

3、导线相连接，如图参考端或冷端，与测量仪表引出的导线相连接，如图6-6-1(b)1(b)所示。在该回路中，所产生的热电势由两部分组成：所示。在该回路中，所产生的热电势由两部分组成：温差电势和接触电势。温差电势和接触电势。6.1 6.1 热电偶热电偶 (a) (a) 结构示意图结构示意图 (b) (b) 测试系统测试系统图图6-1 6-1 热电偶测温系统热电偶测温系统6.1 6.1 热电偶热电偶 接触电势是由于两种不同导体的自由电子密度不同接触电势是由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电动势。两种导体接触时，自由电子而在接触处形成的电动势。两种导体接触时，自由电子由密度大的导体向密度

4、小的导体扩散，在接触处失去电由密度大的导体向密度小的导体扩散，在接触处失去电子一侧带正电，得到电子一侧带负电，扩散达到平衡时，子一侧带正电，得到电子一侧带负电，扩散达到平衡时，在接触面的两侧就形成稳定的接触电势。接触电势的数在接触面的两侧就形成稳定的接触电势。接触电势的数值取决于两种不同导体的性质和接触点的温度。值取决于两种不同导体的性质和接触点的温度。 6.1 6.1 热电偶热电偶两结点的接触电势和可表示为两结点的接触电势和可表示为(6-1)(6-1)(6-2)(6-2)式中式中 K K波尔兹曼常数；波尔兹曼常数； e e单位电荷电量；单位电荷电量； N NATAT、N NBTBT温度为温度

5、为T T时，时，A A、B B两种材料的电子密度；两种材料的电子密度； N NATAT0 0、N NBTBT0 0温度为温度为T T0 0时，时，A A、B B两种材料的电子密度。两种材料的电子密度。ATABBT( )lnNKTETeN00AT0AB0BT()lnNKTETeN6.1 6.1 热电偶热电偶 温差电势是由于同一导体的两端因温度不同而产生温差电势是由于同一导体的两端因温度不同而产生的一种电动势。同一导体的两端温度不同时，高温度端的一种电动势。同一导体的两端温度不同时，高温度端的电子能量要比低温度端的电子能量大，因而从高温度的电子能量要比低温度端的电子能量大，因而从高温度端跑到低温度

6、端的电子数比从低温度端跑到高温度端的端跑到低温度端的电子数比从低温度端跑到高温度端的要多，结果高温度端因失去电子带正电，低温度端因获要多，结果高温度端因失去电子带正电，低温度端因获得多余的电子而带负电得多余的电子而带负电. .6.1 6.1 热电偶热电偶因此，在导体两端便形成温差电势，其大小可表示为因此，在导体两端便形成温差电势，其大小可表示为(6-3)(6-3)(6-4)(6-4)式中式中 N NAtAt、N NBtBtAA导体和导体和B B导体的电子密度，是温度导体的电子密度，是温度的函数。的函数。0A tA0A td ()1()ddTTNtKETTteNt,0BtB0Btd()1()dd

7、TTN tKET TteNt,6.1 6.1 热电偶热电偶如图如图6-1(a)6-1(a)所示的热电偶回路中产生的总热电势为所示的热电偶回路中产生的总热电势为(6-5)(6-5)在总热电势中，温差电势比接触电势小很多，可忽略不在总热电势中，温差电势比接触电势小很多，可忽略不计，则热电偶的热电势可表示为计，则热电偶的热电势可表示为(6-6)(6-6)AB0ABB0AB0A0( ,)( )( ,)( )( ,)ET TETE T TETE T TAB0ABAB0( ,)( )()ET TETET6.1 6.1 热电偶热电偶 在通常的测量中要求冷端的温度恒定，在通常的测量中要求冷端的温度恒定， =

8、=常数，常数，则总的热电势就只与温度则总的热电势就只与温度T T成单值函数关系，即成单值函数关系，即(6-7)(6-7) 实际应用中，热电势与温度之间的关系是通过热电实际应用中，热电势与温度之间的关系是通过热电偶分度表来确定的。分度表是在参考端温度为偶分度表来确定的。分度表是在参考端温度为00时，时，通过实验建立起来的热电势与工作端温度之间的数值对通过实验建立起来的热电势与工作端温度之间的数值对应关系。用热电偶测量温度，还要掌握热电偶基本定律。应关系。用热电偶测量温度，还要掌握热电偶基本定律。AB0( )ETAB0AB( ,)( )( )ET TETcf T6.1 6.1 热电偶热电偶6.1.

9、2 6.1.2 热电偶的基本定律热电偶的基本定律 热电偶是由两种不同材料构成的闭合回路，但由热电偶是由两种不同材料构成的闭合回路，但由于实际测温时，这个回路必须在冷端部分断开，接入于实际测温时，这个回路必须在冷端部分断开，接入测电动势的仪表测电动势的仪表( (如电压表或电位差计如电压表或电位差计) )，因此要引入，因此要引入第第3 3种附加材料和结点。下面引述种附加材料和结点。下面引述3 3个常用的热电偶定个常用的热电偶定律。律。6.1 6.1 热电偶热电偶6.1.2.1 6.1.2.1 中间导体定律中间导体定律 当热电偶回路的一个或两个结点被断开，接入一当热电偶回路的一个或两个结点被断开，接

10、入一种或多种金属材料的中间导体后，如果全部的新结点种或多种金属材料的中间导体后，如果全部的新结点处的温度和原来结点的温度相同，那么对回路的总热处的温度和原来结点的温度相同，那么对回路的总热电势没有影响。电势没有影响。6.1 6.1 热电偶热电偶3 3种导体的热电偶回路，如图种导体的热电偶回路，如图6-26-2所示。由于温差电势所示。由于温差电势可忽略不计，则回路中的总热电势等于各结点的接触可忽略不计，则回路中的总热电势等于各结点的接触电势之和，即电势之和，即(6-8)(6-8)当当T=TT=T0 0时，有时，有(6-9)(6-9)ABC0ABBC0CA0( ,)( )()()ET TETETE

11、TA B0B C0C A0()()()ETETET6.1 6.1 热电偶热电偶图图6-2 36-2 3种导体的热电偶回路种导体的热电偶回路 6.1 6.1 热电偶热电偶将式将式(6-9)(6-9)代入式代入式(6-8)(6-8)中得中得(6-10)(6-10)同理，加入第同理，加入第4 4、第、第5 5种导体后，只要加入的导体两端种导体后，只要加入的导体两端温度相等，同样不影响回路中的总热电势。温度相等，同样不影响回路中的总热电势。ABC0ABAB0AB0( , )( )( )( , )ET TETETET T6.1 6.1 热电偶热电偶6.1.2.2 6.1.2.2 中间温度定律中间温度定律

12、 热电偶热电偶ABAB在结点温度为在结点温度为T T、T T0 0时的热电势时的热电势E EABAB(T,T(T,T0 0) )等于热电偶等于热电偶ABAB在结点温度在结点温度T T、T Tc c和和T Tc c、T T0 0时的热电势时的热电势E EABAB(T,T(T,Tc c) )和和E EABAB(T(Tc c,T),T)的代数和，如图的代数和，如图6-36-3所示，即所示，即(6-11)(6-11)AB0ABcABc0( ,)( ,)(,)ET TET TET T6.1 6.1 热电偶热电偶 该定律是参考端温度计算修正法的理论依据。通该定律是参考端温度计算修正法的理论依据。通常，热电

13、偶分度表是以冷端为常，热电偶分度表是以冷端为00时作出的。而实际时作出的。而实际测量温度的过程中，常常会遇到冷端不为测量温度的过程中，常常会遇到冷端不为00的情况，的情况，这时可以根据中间温度定律很方便地从分度表中查取这时可以根据中间温度定律很方便地从分度表中查取热电偶在各种温度时的热电动势。热电偶在各种温度时的热电动势。6.1 6.1 热电偶热电偶图图6-3 6-3 中间温度定律中间温度定律 6.1 6.1 热电偶热电偶6.1.2.3 6.1.2.3 均质导体定律均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路中不论导体的截由一种均质导体组成的闭合回路中不论导体的截面、长度如何以及各处的温度分布如

14、何，都不能产生面、长度如何以及各处的温度分布如何，都不能产生热电势。这条定理说明，热电偶必须由两种不同性质热电势。这条定理说明，热电偶必须由两种不同性质的均质材料构成。的均质材料构成。6.1 6.1 热电偶热电偶6.1.3 6.1.3 热电偶的类型热电偶的类型 实际上并非所有材料都能满足上述要求，目前在实际上并非所有材料都能满足上述要求，目前在国际上公认的比较好的热电材料只有几种。国际电工国际上公认的比较好的热电材料只有几种。国际电工委员会委员会(IEC)(IEC)向世界各国推荐了向世界各国推荐了8 8种标准化热电偶。所种标准化热电偶。所谓标准化热电偶，是指已列入工业标准化文件中，具谓标准化热

15、电偶，是指已列入工业标准化文件中，具有统一的分度表的热电偶。我国从有统一的分度表的热电偶。我国从19881988年开始采用年开始采用IECIEC标准生产热电偶。我国采用的几种热电偶的主要标准生产热电偶。我国采用的几种热电偶的主要性能和特点见表性能和特点见表6-16-1。6.1 6.1 热电偶热电偶表表6-1 6-1 标准化热电偶的主要性能和特点标准化热电偶的主要性能和特点热电偶热电偶名称名称分度号分度号允许偏差允许偏差特点特点新新旧旧等等级级适用温适用温度度( () )允差值允差值( () )铜铜- -铜镍铜镍T T CKCK-40-403503500.50.5或或0.0040.004| |t

16、 t| | 测温精度高，稳测温精度高，稳定性好，低温时灵定性好，低温时灵敏度高，价格低廉。敏度高，价格低廉。适于在适于在-200-200400400范围内使用范围内使用1 1或或0.00750.0075| |t t| |6.1 6.1 热电偶热电偶续表续表镍铬镍铬- -铜铜镍镍E E -40-408008001.51.5或或0.0040.004| |t t| |适用于氧化及弱还原性气适用于氧化及弱还原性气氛中测温，按其偶丝直径氛中测温，按其偶丝直径不同，测温范围为不同，测温范围为-200-200900900。稳定性好，灵敏。稳定性好，灵敏度高，价格低廉度高，价格低廉-40-409009002.

17、52.5或或0.00750.0075| |t t| |铁铁- -铜镍铜镍J J -40-407507501.51.5或或0.0040.004| |t t| |适用于氧化、还原气氛中适用于氧化、还原气氛中测温，亦可在真空、中性测温，亦可在真空、中性气氛中测温，稳定性好，气氛中测温，稳定性好，价格低廉价格低廉2.52.5或或0.00750.0075| |t t| |6.1 6.1 热电偶热电偶续表续表镍铬镍铬- -镍镍硅硅K KEU-EU-2 2-40-401 0001 0001.51.5或或0.0040.004| |t t| |适用于氧化和中性气氛中适用于氧化和中性气氛中测温，按其偶丝直径不同，

18、测温，按其偶丝直径不同，测温范围为测温范围为-200-2001 3001 300。若外加密封保。若外加密封保护管，还可在还原气氛中护管，还可在还原气氛中短期使用短期使用-40-401 2001 2002.52.5或或0.00750.0075| |t t| |铂铑铂铑1010- -铂铂S SLB-LB-3 30 01 1001 1001 1适用于氧化气氛中测温，适用于氧化气氛中测温，其长期最高使用温度为其长期最高使用温度为1 3001 300，短期最高使用，短期最高使用温度为温度为1 6001 600。使用温。使用温度高，性能稳定，精度高，度高，性能稳定，精度高，但价格贵但价格贵6006001

19、6001 6000.00250.0025| |t t| |6.1 6.1 热电偶热电偶续表续表铂铑铂铑3030- -铂铑铂铑6 6B BLL-LL-2 26006001 7001 7001.51.5或或0.0050.005| |t t| |适用于氧化气氛中测温，适用于氧化气氛中测温，其长期最高使用温度为其长期最高使用温度为1 6001 600，短期最高使用，短期最高使用温度为温度为1 8001 800，稳定性，稳定性好，测量温度高。参考端好，测量温度高。参考端温度在温度在0 04040范围内不范围内不可以补偿可以补偿8008001 7001 7000.0050.005| |t t| |注：表中

20、所列的每一种热电偶，前者为热电偶的正极、后者为负极。注：表中所列的每一种热电偶，前者为热电偶的正极、后者为负极。目前工业上常用的有目前工业上常用的有4 4种标准化热电偶，即铂铑种标准化热电偶，即铂铑10-10-铂，铂铑铂，铂铑30-30-铂铑铂铑6 6，镍铬，镍铬- -镍硅和镍铬镍硅和镍铬- -铜镍热电偶，它们的分度表见附录二。铜镍热电偶，它们的分度表见附录二。 6.1 6.1 热电偶热电偶6.1.4 6.1.4 热电偶的结构形式热电偶的结构形式 为了适应不同生产对测温的要求和条件，热电偶为了适应不同生产对测温的要求和条件，热电偶的结构形式有普通型热电偶、铠装型热电偶和薄膜型的结构形式有普通型

21、热电偶、铠装型热电偶和薄膜型热电偶等。热电偶等。6.1.4.1 6.1.4.1 普通型热电偶普通型热电偶 普通型热电偶在工业上使用最多，它一般由热电普通型热电偶在工业上使用最多，它一般由热电极、绝缘管、保护管和接线盒组成，其结构如图极、绝缘管、保护管和接线盒组成，其结构如图6-46-4所示。所示。6.1 6.1 热电偶热电偶图图6-4 普通型热电偶结构普通型热电偶结构6.1 6.1 热电偶热电偶6.1.4.2 6.1.4.2 铠装型热电偶铠装型热电偶 铠装型热电偶又称套管热电偶。它是由热电偶丝、铠装型热电偶又称套管热电偶。它是由热电偶丝、绝缘材料和金属套管三者经拉伸加工而成的坚实组合绝缘材料和

22、金属套管三者经拉伸加工而成的坚实组合体，如图体，如图6-56-5所示。它可以做得很细、很长，使用中所示。它可以做得很细、很长，使用中根据需要能任意弯曲。铠装型热电偶的主要优点是测根据需要能任意弯曲。铠装型热电偶的主要优点是测温端热容量小，动态响应快，机械强度高，挠性好，温端热容量小，动态响应快，机械强度高，挠性好，可安装在结构复杂的装置上，因此被广泛用在许多工可安装在结构复杂的装置上，因此被广泛用在许多工业部门中。业部门中。6.1 6.1 热电偶热电偶图图6-5 6-5 铠装型热电偶铠装型热电偶6.1 6.1 热电偶热电偶6.1.4.3 6.1.4.3 薄膜型热电偶薄膜型热电偶 薄膜型热电偶是

23、将两种薄膜热电极材料用真空蒸薄膜型热电偶是将两种薄膜热电极材料用真空蒸镀和化学涂层等办法蒸镀到绝缘基板上面制成的一种镀和化学涂层等办法蒸镀到绝缘基板上面制成的一种特殊热电偶，如图特殊热电偶，如图6-66-6所示。薄膜型热电偶的热结点所示。薄膜型热电偶的热结点可以做得很小可以做得很小( (可薄到可薄到0.010.010.1)0.1)，具有热容量小和，具有热容量小和反应速度快等特点，热响应时间达到微秒级，适用于反应速度快等特点，热响应时间达到微秒级，适用于微小面积上的表面温度以及快速变化的动态温度测量。微小面积上的表面温度以及快速变化的动态温度测量。6.1 6.1 热电偶热电偶图图6-6 6-6

24、薄膜型热电偶薄膜型热电偶11热电极；热电极；22热结点；热结点；33绝缘基板；绝缘基板；44引出线引出线6.1 6.1 热电偶热电偶 6.1.5 6.1.5 热电偶冷端的温度补偿热电偶冷端的温度补偿 从热电效应的原理可知，热电偶产生的热电动势从热电效应的原理可知，热电偶产生的热电动势与两端的温度有关，只有将冷端的温度恒定，热电动与两端的温度有关，只有将冷端的温度恒定，热电动势才是热端温度的单值函数。由于热电偶的分度表是势才是热端温度的单值函数。由于热电偶的分度表是以冷端温度为以冷端温度为00时作出的，因此在使用时要正确反时作出的，因此在使用时要正确反映热端温度映热端温度( (即被测温度即被测温

25、度) )，最好设法使冷端温度恒定，最好设法使冷端温度恒定为为00，但实际应用中热电偶的冷端一般不为，但实际应用中热电偶的冷端一般不为00，所，所以，必须采取相应的措施进行补偿或修正。常用的方以，必须采取相应的措施进行补偿或修正。常用的方法有以下几种。法有以下几种。6.1 6.1 热电偶热电偶 6.1.5.1 06.1.5.1 0恒温法恒温法 通常用冰点恒温槽作为通常用冰点恒温槽作为00恒温容器，冰点恒温恒温容器，冰点恒温容器实际上是存有冰水混合物的保温瓶。将热电偶的容器实际上是存有冰水混合物的保温瓶。将热电偶的冷端置于冰点恒温槽内，保证了冷端的温度恒定为冷端置于冰点恒温槽内，保证了冷端的温度恒

26、定为00。根据热电偶测得的输出热电动势，再查找热电。根据热电偶测得的输出热电动势，再查找热电偶的分度表，即可得到测端的温度，省去了校正的麻偶的分度表，即可得到测端的温度，省去了校正的麻烦。这种补偿方法仅适用于实验室。烦。这种补偿方法仅适用于实验室。6.1 6.1 热电偶热电偶 6.1.5.2 6.1.5.2 补偿导线法补偿导线法 采用补偿导线，将热电偶的冷端延伸到温度恒定采用补偿导线，将热电偶的冷端延伸到温度恒定的场所，其实质是相当于将热电极延长。根据中间温的场所，其实质是相当于将热电极延长。根据中间温度定律，只要热电偶和补偿导线的两个结点温度一致，度定律，只要热电偶和补偿导线的两个结点温度一

27、致，就不会影响热电动势的输出。常用热电偶的补偿导线就不会影响热电动势的输出。常用热电偶的补偿导线见表见表6-26-2。6.1 6.1 热电偶热电偶表表6-2 6-2 常用热电偶的补偿导线常用热电偶的补偿导线补偿导线补偿导线型号型号配用热电偶配用热电偶型号型号补偿导线补偿导线绝缘层颜色绝缘层颜色正极正极负极负极正极正极负极负极SCSCS SSPC(SPC(铜铜) )SNC(SNC(铜镍铜镍) )红红绿绿KCKCK KSPC(SPC(铜铜) )KNC(KNC(康铜康铜) )红红蓝蓝KXKXK KKPX(KPX(镍铬镍铬) ) KNX(KNX(镍硅镍硅) )红红黑黑EXEXE EEPX(EPX(镍铬

28、镍铬) ) ENX(ENX(铜镍铜镍) )红红棕棕6.1 6.1 热电偶热电偶 6.1.5.3 6.1.5.3 计算修正法计算修正法 上述两种方法解决了一个问题，即设法使热电偶上述两种方法解决了一个问题，即设法使热电偶的冷端温度恒定。但是，冷端的温度并非一定为的冷端温度恒定。但是，冷端的温度并非一定为00，所以测出的热电动势还是不能正确反映热端的实际温所以测出的热电动势还是不能正确反映热端的实际温度。为此，必须对温度进行修正。修正公式如下度。为此，必须对温度进行修正。修正公式如下(6-12)(6-12)AB0ABcABc0( ,)( ,)(,)ET TET TET T6.1 6.1 热电偶热电

29、偶式中式中 热电偶热端温度为热电偶热端温度为T T，冷端温度为，冷端温度为00时的热电动势；时的热电动势； 热电偶热端温度为热电偶热端温度为T T，冷端温度为，冷端温度为T Tc c时的热电动势；时的热电动势； 热电偶热端温度为热电偶热端温度为T Tc c，冷端温度为，冷端温度为00时的热电动势。时的热电动势。AB0( , )ET TABc( , )ET TA Bc0( , )E T T6.1 6.1 热电偶热电偶 【例【例6-16-1】 用镍铬用镍铬- -镍硅热电偶测炉温，当冷端温度镍硅热电偶测炉温，当冷端温度为为3030时，测出热端温度为时，测出热端温度为T T时的热电动势为时的热电动势为

30、39.17mV39.17mV，求炉子的实际温度。求炉子的实际温度。解：由镍铬解：由镍铬- -镍硅热电偶分度表查出镍硅热电偶分度表查出E E(30.0)=1.20mV(30.0)=1.20mV，根据式根据式(6-12)(6-12)计算出计算出E E( (T T, ,T T0 0)=39.17+1.20=40.37mV)=39.17+1.20=40.37mV再通过分度表查出对应的实际温度为再通过分度表查出对应的实际温度为T T=977=9776.1 6.1 热电偶热电偶6.1.5.4 6.1.5.4 电桥补偿法电桥补偿法 计算修正法虽然很精确，但不适用于连续测温。计算修正法虽然很精确，但不适用于连

31、续测温。为此，有些仪表的测温电路中带有补偿电桥，利用不为此，有些仪表的测温电路中带有补偿电桥，利用不平衡电桥产生的电动势来补偿热电偶因冷端温度不在平衡电桥产生的电动势来补偿热电偶因冷端温度不在00时引起的热电动势变化值，如图时引起的热电动势变化值，如图6-76-7所示。所示。6.1 6.1 热电偶热电偶图图6-7 6-7 补偿电桥补偿电桥6.1 6.1 热电偶热电偶 在热电偶与测温仪之间串接一个直流不平衡电桥，在热电偶与测温仪之间串接一个直流不平衡电桥，电桥中的电桥中的R R1 1、R R2 2、R R3 3由电阻温度系数很小的锰铜丝制由电阻温度系数很小的锰铜丝制成，另一桥臂的成，另一桥臂的R

32、 RCuCu由温度系数较大的铜线绕制。电桥由温度系数较大的铜线绕制。电桥的的4 4个电阻和热电偶的冷端处在同一个环境温度，但个电阻和热电偶的冷端处在同一个环境温度，但由于由于R RCuCu的阻值随环境温度的变化而变化，使电桥产生的阻值随环境温度的变化而变化，使电桥产生的不平衡电压的大小和极性随环境温度的变化而变化，的不平衡电压的大小和极性随环境温度的变化而变化，从而达到自动补偿的目的。从而达到自动补偿的目的。6.2 6.2 热热 电电 阻阻6.2.1 6.2.1 金属热电阻传感器金属热电阻传感器 6.2.2 6.2.2 半导体热敏电阻半导体热敏电阻 6.2 6.2 热电阻热电阻6.2.1 6.

33、2.1 金属热电阻传感器金属热电阻传感器 金属热电阻传感器一般称作热电阻传感器。金属热电阻传感器一般称作热电阻传感器。6.2.1.1 6.2.1.1 热电阻的温度特性热电阻的温度特性 热电阻的温度特性是指热电阻热电阻的温度特性是指热电阻R R随温度变化而随温度变化而变化的特性，即变化的特性，即R Rt tt t之间的函数关系。之间的函数关系。6.2 6.2 热电阻热电阻1. 1. 铂热电阻的温度特性铂热电阻的温度特性 铂热电阻的特点是测温精度高，稳定性好，所铂热电阻的特点是测温精度高，稳定性好，所以在温度传感器中得到广泛应用。铂热电阻的应用以在温度传感器中得到广泛应用。铂热电阻的应用范围为范围

34、为-220-220850850。 铂热电阻的电阻铂热电阻的电阻温度特性方程，在温度特性方程，在00以下以下温度范围为温度范围为(6-13)(6-13)23t01(100)RRAtBtCtt6.2 6.2 热电阻热电阻在在00以上温度范围为以上温度范围为(6-14)(6-14)式中式中 R Rt t、R R0 0分别是分别是t t和和00时的铂热电阻值；时的铂热电阻值； A A、B B、C C常数。常数。2t0(1)RRAtBt6.2 6.2 热电阻热电阻 可见，可见，R Rt t与温度不成正比关系。我国规定工业用与温度不成正比关系。我国规定工业用铂热电阻有铂热电阻有R R0 0=10=10 和

35、和R R0 0=100=100 两种，它们的分度号分两种，它们的分度号分别为别为PtPt1010和和PtPt100100，PtPt100100更常用。分度号为更常用。分度号为PtPt1010的铂金属的铂金属热电阻在热电阻在00时电阻值为时电阻值为1010 ，分度号为，分度号为PtPt100100的铂金属的铂金属热电阻在热电阻在00时电阻值为时电阻值为100100 。不同分度号有不同分。不同分度号有不同分度表，实际测量中，测得热电阻的阻值度表，实际测量中，测得热电阻的阻值R Rt t，从分度表，从分度表查出对应的温度值。查出对应的温度值。6.2 6.2 热电阻热电阻 2. 2. 铜热电阻的温度特

36、性铜热电阻的温度特性 铂是贵重金属，在测量精度要求不高，温度范围铂是贵重金属，在测量精度要求不高，温度范围在在-50-50150150时普遍采用铜热电阻。铜热电阻与温度时普遍采用铜热电阻。铜热电阻与温度间的关系为间的关系为(6-15)(6-15)式中式中 R Rt t、R R0 0分别是分别是t t和和00时的铜热电阻值；时的铜热电阻值； 、 、 常数。常数。23t0123(1)RRttt1236.2 6.2 热电阻热电阻 分度号分度号Cu50Cu50的铜热电阻的的铜热电阻的R R0 0为为5050 ，分度号，分度号Cu100Cu100的铜热电阻的的铜热电阻的R R0 0为为100100 。

37、铜的价格低廉，电阻铜的价格低廉，电阻温度特性线性较好，但电温度特性线性较好，但电阻率仅为铂的几分之一。铜热电阻所用的电阻丝细而阻率仅为铂的几分之一。铜热电阻所用的电阻丝细而长，机械性能较差，热惯性较大，在温度高于长，机械性能较差，热惯性较大，在温度高于100100以上或侵蚀性介质中使用时，易氧化，稳定性较差。以上或侵蚀性介质中使用时，易氧化，稳定性较差。因此，只能用于低温及无侵蚀性的介质中。铜热电阻因此，只能用于低温及无侵蚀性的介质中。铜热电阻在工业中的应用现在已逐渐减少。在工业中的应用现在已逐渐减少。6.2 6.2 热电阻热电阻6.2.1.2 6.2.1.2 热电阻传感器的结构热电阻传感器的

38、结构 热电阻传感器由电阻体、绝缘管、保护套管、引热电阻传感器由电阻体、绝缘管、保护套管、引线和接线盒组成，其结构和热电偶类似。线和接线盒组成，其结构和热电偶类似。6.2.1.3 6.2.1.3 热电阻传感器的测量电路热电阻传感器的测量电路 热电阻传感器的测量电路应用最多的是电桥电路。热电阻传感器的测量电路应用最多的是电桥电路。如图如图6-86-8所示为热电阻测温电桥的三线连接法。图所示为热电阻测温电桥的三线连接法。图6-86-8中中G G为指示电表，为指示电表，R R1 1、R R2 2、R R3 3为固定电阻，为固定电阻，R Ra a为零位调为零位调节电阻。节电阻。6.2 6.2 热电阻热电

39、阻图图6-8 6-8 热电阻测温电桥的三线连接法热电阻测温电桥的三线连接法6.2 6.2 热电阻热电阻6.2.2 6.2.2 半导体热敏电阻半导体热敏电阻 热敏电阻是一种电阻值随其温度成指数变化热敏电阻是一种电阻值随其温度成指数变化的半导体热敏元件，广泛应用于家电、汽车和测的半导体热敏元件，广泛应用于家电、汽车和测量仪器等领域。量仪器等领域。6.2 6.2 热电阻热电阻其优点如下：其优点如下： (1) (1) 电阻温度系数大，灵敏度高，比一般金属电电阻温度系数大，灵敏度高，比一般金属电阻大阻大1010100100倍。倍。 (2) (2) 结构简单，体积小，可以测量结构简单，体积小，可以测量“点点”温度。温度。 (3) (3)