第九章热电式传感器

1、电阻等变化材料与温度有关 的物理特性第九章：热电式传感器第九章：热电式传感器 温度量电量9-1热电阻热电阻 温度 热敏电阻热电阻半导体纯金属一，热电阻热电阻材料，应满足条件：（2）电阻温度系数较大，即（4）在测量范围内，材料的物理，化学性能稳定。（3）具有良好的单值性、复现性、复制性好。（1）具有较大电阻率，即: 常用材料：铂，铜，镍。1,铂电阻（1）材料性能：铂易于提纯，性能非常稳定，耐氧化、熔化温度高(1772C)、复现性好，电阻率高，温度范围宽、体积小，而温度系数较小。（常作为温度基准）（2）结构：感温元件（电阻丝绝缘骨架）、瓷套管、保护套管铂电阻丝：0.050.07mm；（3）温度电阻

2、关系：一般工业用标准铂电阻（4）分度号与分度表：Pt50：Pt100：10. 010005. 05000RR将 与温度t的相应关系统一制成表格，称为铂电阻的分度分度表。表。Rt)100(1()1 (32020ttCBtAtRRBtAtRRtt0650 C2000 CA=3.9684103 （1/）B=5.847107 （1/2）C=4.221012 （1/4）铂电阻的精度与铂的纯度有关，用电阻比表示：0100)100(RRWR100水沸点100时电阻值 R0水冰点0时电阻值标准器铂电阻 w(100)1.3925工业用铂电阻 w(100)=1.391w(100)=1.3930,铂纯度为99.99

3、95%；（5）纯度：热电阻的纯度与温度系数的关系：1001)100(0100RRWw(100)=1.3910,铂纯度为99.99%。（6）精度：200 0 ： 0 100 ：100 650 ：t%5 . 05 . 01 2，铜电阻：工业用，测-50150，线性好，灵敏度高，价格便宜。 数学模型：)1 (0tRRt国内统一设计标准铜电阻1 . 010005. 0500R 分度号为Cu50和Cu100，其W(100)1.428热电阻阻值较小引线电阻不能忽视。误差：5050：5 . 0 50150：t 1）（/1028. 425. 43注意二、热电阻接线1、内引线：由热电阻感温元件至接线端子的连接导

4、线RtRtRtABABABBBA2、测量电路：二线制三线制四线制热电阻的测量电路可以分为二个基本类型：桥式电路电位差计312,RRRRRRRRLtbaL这样：（1）平衡电桥：二线制接法：R1,R2为已知电阻，R3为可调电阻，Rt为热电阻。通过调节R3，直到电桥平衡，则：312321,RRRRRRRRxx或若不考虑引线电阻，则RxRt。若考虑引线电阻，引线误差三线制接法：321321,)()(RRRRRRRRRRRRtbaabt消除了内引线电阻误差（1）平衡电桥（续）：四线制接法：（1）平衡电桥（续）：ARBRRRARRBRRtt321321)()(BRARRRBRRARRtt321321)()

5、(233RRRt电位差计线路Rw调工作电流，由图IRURUNNttTRUURNNtt温度则由分度表9-2热敏电阻 热敏电阻的材料：锰、钴、铜、铁、锌等的氧化物的混合物。1，灵敏度高2，体积小3，性能稳定主要缺点：RT呈非线性，元件的互换性较差。主要特点：4，制作简单5，便于远距离控制一，热电特性 图9-2基本特性分类：3、负温度系数型（NTC）；1、正温度系数型（PTC）2、临界温度系数型（CTR）按基本性能分为三类： NTC型，负温度系数：适用于-100300作温度开关临界温度系数：型正温度系数：适用于型,300100,CTRCPTCNTC在低于450时，有经验公式：eRRTTBT）（011

6、0式中通常指零度或室温）热力学温度（绝对温度热敏电阻材料常数0TTB15.273 tT若已知TRRTT，和，00则可计算 ：）（）（）（）（tRRRRtTTBTT000027312731lnln11lnNTC电阻温度系数 TRRBdTdaTT21负电阻温度系数 二，NTC伏安特性： 图9-3 在稳定工作状态（热平衡）下，U=f(I)关系。)11(exp00TTBIRIRUTT讨论：1、Oa段：遵守欧姆定律，用做测温。 2、bc段：I温度负阻特性U dTdRRTT1 三，NTC主要参数：1, 标称电阻值RH 2，电阻温度系数 3，耗散系数 4，热容C 5，能量灵敏度 6，时间常数 热敏电阻在25

7、时的阻值。TPHdTdQC pRG HC 四，NTC应用： 1，温度测量应用2，流量测量应用 *五、正电阻温度系数电阻温度特性正电阻温度系数热敏电阻的电阻温度特性：)(exp00TTBRRpTT材料常数讨论1、在工作区的两端，灵敏度很低；2、TTc后，电阻值随温度按指数规律迅速增大。3、TTRmax后，电阻值即不再增大。正电阻温度系数热敏电阻伏安特性：讨论1、起始端为直线，满足欧姆定律；2、当电压增加至Um，存在一个最大电流Im；3、当电压继续增加，由于温度升高，电流反而减小，曲线斜率开始由正变负。PTC热敏电阻的应用：陶瓷PTC发热元件： PTC 有自动控温功能， 耐老化，寿命长，与传统发热丝相比更高效，更安全。 PTC元件在低压（6-36伏）和高压（100-240伏）下都能正常使用。 低压PTC元件适用于各类低电压加热器，仪器低温补偿，汽车等辅助加热器。 高压PTC元件适用于电气设备的