第2章温度传感器.

1、第第2章章 温度传感器温度传感器 2.1 温度测量概述温度测量概述 2.2 热电偶传感器热电偶传感器 2.3 金属热电阻传感器金属热电阻传感器 2.4 集成温度传感器集成温度传感器 2.5 半导体热敏电阻半导体热敏电阻 2.6 负温度系数热敏电阻负温度系数热敏电阻 2.7 温度传感器应用实例温度传感器应用实例 2.8 实训实训2.1 温度测量概述温度测量概述v2.1 温度测量概述温度测量概述v 温度是表征物体冷热程度的物理量。温度是表征物体冷热程度的物理量。 v 温度不能直接测量，而是借助于某种物温度不能直接测量，而是借助于某种物体的某种物理参数随温度冷热不同而明显变体的某种物理参数随温度冷热

2、不同而明显变化的特性进行间接测量。化的特性进行间接测量。v 温度的表示（或测量）须有温度标准，温度的表示（或测量）须有温度标准，即温标。理论上的热力学温标，是当前世界即温标。理论上的热力学温标，是当前世界通用的国际温标。通用的国际温标。v 热力学温标确定的温度数值为热力学温度热力学温标确定的温度数值为热力学温度（符号为（符号为T），单位为开尔文（符号为），单位为开尔文（符号为K）。）。 热力学温度是国际上公认的最基本温度。我热力学温度是国际上公认的最基本温度。我国目前实行的为国际摄氏温度（符号为国目前实行的为国际摄氏温度（符号为t）。两）。两种温标的换算公式为种温标的换算公式为 t()=T（K

3、）-273.15K 进行间接温度测量使用的温度传感器，通常进行间接温度测量使用的温度传感器，通常是由感温元件部分和温度显示部分组成，如图是由感温元件部分和温度显示部分组成，如图2-1所示。所示。 图2-1 温度传感器组成框图 2.2 热电偶传感器热电偶传感器v2.2 热电偶传感器热电偶传感器v 热电偶在温度的测量中应用十分广泛。热电偶在温度的测量中应用十分广泛。它构造简单，使用方便，测温范围宽，并且它构造简单，使用方便，测温范围宽，并且有较高的精确度和稳定性。有较高的精确度和稳定性。v2.2.1 热电偶测温原理热电偶测温原理v1.热电效应热电效应v 如图如图2-2所示，两种不同材料的导体组成所

4、示，两种不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两接点温度不同，则在一个闭合回路时，若两接点温度不同，则在该回路中会产生电动势。这种现象称为热电该回路中会产生电动势。这种现象称为热电效应，该电动势称为热电势。效应，该电动势称为热电势。 图2-2 热电效应 2.两种导体的接触电势两种导体的接触电势 假设两种金属假设两种金属A、B的自由电子密度分别为的自由电子密度分别为nA和和nB,且且nAnB。当两种金属相接时，将产生自由。当两种金属相接时，将产生自由电子的扩散现象。电子的扩散现象。 达到动态平衡时，在达到动态平衡时，在A、B之间形成稳定的电之间形成稳定的电位差，即接触电势位差，即接触电势eAB，如

5、图，如图2-3所示。所示。 图2-3 两种导体的接触电势 3.单一导体的温差电势单一导体的温差电势 对于单一导体，如果两端温度分别为对于单一导体，如果两端温度分别为T、TO，且，且TTO，如图，如图2-4所示。所示。 图2-4 单一导体温差电势v 导体中的自由电子，在高温端具有较导体中的自由电子，在高温端具有较大的动能，因而向低温端扩散，在导体两大的动能，因而向低温端扩散，在导体两端产生了电势，这个电势称为单一导体的端产生了电势，这个电势称为单一导体的温差电势。温差电势。 势电偶回路中产生的总热电势，由图势电偶回路中产生的总热电势，由图2-5可知：可知： EAB(T,TO)=eAB(T)+eB

6、(T,TO)-eAB(TO)-eA(T,TO)或或 EAB(t,tO)=eAB(t)+eB(t,tO)-eAB(tO)-eA(t,tO) 式中：式中：EAB(T,TO): 热电偶回路中的总电动势；热电偶回路中的总电动势；eAB(T): 热端接触电势；热端接触电势；eB(T,TO): B导体温差电势；导体温差电势；eAB(TO): 冷端接触电势；冷端接触电势；eA(T,TO): A导体温差电势。导体温差电势。 图2-5 接触电势示意图v 在总电势中，温差电势比接触电势小很多，可在总电势中，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忽略不计，则热电偶的热电势可表示为v EAB(

7、T,TO)=eAB(T)-eAB(TO) v 对于已选定的热电偶，当参考端温度对于已选定的热电偶，当参考端温度TO恒定时，恒定时，EAB(TO)=c为常数，则总的热电势就只与温度为常数，则总的热电势就只与温度T成成单值函数关系，即：单值函数关系，即：v EAB(T,TO)=eAB(T)- c =f(T) v 实际应用时可通过热电偶分度表查出温度值。实际应用时可通过热电偶分度表查出温度值。v 分度表是在参考端温度为分度表是在参考端温度为00C时，通过实验建时，通过实验建立的热电势与工作端温度之间的数值对应关系。立的热电势与工作端温度之间的数值对应关系。 v.热电偶的基本定律热电偶的基本定律v(1

8、)中间导体定律中间导体定律v 在热电偶回路中接入第三种导体，只要在热电偶回路中接入第三种导体，只要该导体两端温度相等，则热电偶产生的总该导体两端温度相等，则热电偶产生的总热电势不变。热电势不变。v 如图如图2-6所示，可得回路总的热电势所示，可得回路总的热电势v EABC(T,TO)=eAB(T)-eAB(TO)=EAB(T,TO)v 根据这个定律，我们可采取任何方式焊根据这个定律，我们可采取任何方式焊接导线，将热电势通过导线接至测量仪表接导线，将热电势通过导线接至测量仪表进行测量，且不影响测量精度。进行测量，且不影响测量精度。 图2-6 中间导体定律示意图 v(2)中间温度定律中间温度定律v

9、 在热电偶测量回路中，测量端温度为在热电偶测量回路中，测量端温度为T，自由端温度为自由端温度为TO，中间温度为，中间温度为O，如图，如图2-7所示。则所示。则T，TO热电势等于热电势等于T，TO与与TO，TO热电势的代数和。即热电势的代数和。即vEAB(T,TO)=EAB(T,TO)+EAB(TO,TO)v 运用该定律可使测量距离加长，也可用运用该定律可使测量距离加长，也可用于消除热电偶自由端温度变化影响。于消除热电偶自由端温度变化影响。 图2-7 中间温度定律示意图 v(3)参考电极定律（也称组成定律）参考电极定律（也称组成定律）v 如图如图2-8所示。所示。v 已知热电极已知热电极A、B与

10、参考电极与参考电极C组成的热组成的热电偶在结点温度为电偶在结点温度为(T，T0)时的热电动势分别时的热电动势分别为为EAC(T，T0)、EBC(T，T0)，v 则相同温度下，由则相同温度下，由A、B两种热电极配对后两种热电极配对后的热电动势的热电动势EAB(T，T0)可按下面公式计算：可按下面公式计算：v EAB(T，T0)=EAC(T，T0)-EBC(T，T0) v 大大简化了热电偶选配电极的工作。大大简化了热电偶选配电极的工作。图2-8 参考电极定律示意图 v 例2.1 v 当T为100，T0为0时，鉻合金铂热电偶的E（100，0）=+3.13mV，铝合金铂热电偶E（100，0）为-1.0

11、2mV，求鉻合金铝合金组成热电偶的热电势E（100，0）。v解：v 设鉻合金为A，铝合金为B，铂为C。v即 EAC（100，0）=+3.13mVv EBC（100，0）=-1.02mVv则 EAB(100,0)=+4.15mVv2.2.2 热电偶的结构形式和标准化热电偶热电偶的结构形式和标准化热电偶v1.普通型热电偶普通型热电偶v 普通型热电偶一般由热电极、绝缘套普通型热电偶一般由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒组成。管、保护管和接线盒组成。v 普通型热电偶按其安装时的连接形式普通型热电偶按其安装时的连接形式可分为固定螺纹连接、固定法兰连接、活可分为固定螺纹连接、固定法兰连接、活动法兰连接、无

12、固定装置等多种形式。动法兰连接、无固定装置等多种形式。v 如图如图2-9所示：所示： 1-热电极;2-绝缘瓷管;3-保护管;4-接线座;5-接线柱;6-接线盒 图2-9 直形无固定装置普通工业用热电偶 v 绝缘套管：v 热电偶的工作端被焊接在一起，热电极之间需要用绝缘套管保护。v 通常测量温度在1000以下选用粘土质绝缘套管，v 在1300以下选用高铝绝缘套管，v 在1600以下选用刚玉绝缘套管。v 保护管保护管：v 保护管的作用是使热电偶电极不直接与保护管的作用是使热电偶电极不直接与被测介质接触，被测介质接触，v 它不仅可延长热电偶的寿命，它不仅可延长热电偶的寿命，v 还可起到支撑和固定热电

13、极，增加其强还可起到支撑和固定热电极，增加其强度的作用。度的作用。v 材料主要有金属和非金属两类。材料主要有金属和非金属两类。v2.铠装热电偶（缆式热电偶）铠装热电偶（缆式热电偶）v 铠装热电偶也称缆式热电偶，是将热铠装热电偶也称缆式热电偶，是将热电偶丝与电熔氧化镁绝缘物溶铸在一起，电偶丝与电熔氧化镁绝缘物溶铸在一起，外表再套不锈钢管等构成。外表再套不锈钢管等构成。v 这种热电偶耐高压、反应时间短、坚这种热电偶耐高压、反应时间短、坚固耐用。固耐用。v 如图如图2-10所示：所示： 1-热电极;2-绝缘材料;3-金属套管;4-接线盒;5-固定装置 图2-10 铠装热电偶 3.薄膜热电偶薄膜热电偶

14、 用真空镀膜技术或真空溅射等方法，用真空镀膜技术或真空溅射等方法，将热电偶材料沉积在绝缘片表面而构成将热电偶材料沉积在绝缘片表面而构成的热电偶称为薄膜热电偶。的热电偶称为薄膜热电偶。 如图如图2-11所示：所示： 图2-11 薄膜热电偶 v4.标准化热电偶和分度表标准化热电偶和分度表v 为了准确可靠地进行温度测量，必须对热为了准确可靠地进行温度测量，必须对热电偶组成材料严格选择。电偶组成材料严格选择。v 常用的常用的4种标准化热电偶丝材料为种标准化热电偶丝材料为v 铂铑铂铑30铂铑铂铑6、铂铑、铂铑10铂、镍铬镍硅、铂、镍铬镍硅、v和镍铬铜镍（我国通常称为镍铬康铜）。和镍铬铜镍（我国通常称为镍

15、铬康铜）。v 组成热电偶的两种材料，写在前面的为正组成热电偶的两种材料，写在前面的为正极，写在后面的为负极。极，写在后面的为负极。v 热电偶的热电动势与温度的关系表，称热电偶的热电动势与温度的关系表，称之为分度表。之为分度表。v 热电偶（包括后面要介绍的金属热电阻热电偶（包括后面要介绍的金属热电阻及测量仪表）分度表是及测量仪表）分度表是IEC（国际电工委员（国际电工委员会）发表的相关技术标准（国际温标）。会）发表的相关技术标准（国际温标）。v 该标准以表格的形式规定各种热电偶该标准以表格的形式规定各种热电偶/阻在阻在-2712300每一个温度点上的输每一个温度点上的输出电动势出电动势（参考端温

16、度为（参考端温度为0），v 各种热电偶各种热电偶/阻命名统一代号，称为分阻命名统一代号，称为分度号。度号。v 我国于我国于1988年年1月月1日起采用该标准日起采用该标准（以前用的称之为旧标准），（以前用的称之为旧标准），v 我国指定我国指定S、B、E、K、R、J、T七七种标准化热电偶为我国统一设计型热电种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。偶。v5几种标准化热电偶性能几种标准化热电偶性能v1）铂铑）铂铑10铂热电偶（分度号为铂热电偶（分度号为S，也称为，也称为单铂铑热电偶，旧分度号为单铂铑热电偶，旧分度号为LB3）v 特点是性能稳定，精度高，抗氧化性强，特点是性能稳定，精度高，抗氧化性强，长

17、期使用温度可达长期使用温度可达1300。v2）铂铑）铂铑13铂热电偶（分度号为铂热电偶（分度号为R，也称为，也称为单铂铑热电偶）单铂铑热电偶）v 同同S型相比，它的热电动势率大型相比，它的热电动势率大15%左右，左右，其它性能几乎相同。其它性能几乎相同。v3）铂铑）铂铑30铂铑铂铑6热电偶（分度号为热电偶（分度号为B，也，也称为双铂铑热电偶，旧分度号为称为双铂铑热电偶，旧分度号为LL2）v 在室温下，其热电动势很小，故在测量在室温下，其热电动势很小，故在测量时一般不用补偿导线，可忽略冷端温度变时一般不用补偿导线，可忽略冷端温度变化的影响。化的影响。v 长期使用温度为长期使用温度为1600，短期

18、为，短期为1800，因热电动势较小，故需配用灵敏，因热电动势较小，故需配用灵敏度较高的显示仪表。度较高的显示仪表。v 即使在还原气氛下，其寿命也是即使在还原气氛下，其寿命也是R或或S型的型的1020倍。缺点是价格昂贵。倍。缺点是价格昂贵。v4）镍铬镍硅（镍铝）热电偶（分度号为）镍铬镍硅（镍铝）热电偶（分度号为K，旧分度号为，旧分度号为EU2）v 是抗氧化性较强的贱金属热电偶，可测是抗氧化性较强的贱金属热电偶，可测量量01300温度。温度。v 热电动势与温度的关系近似线性，价格热电动势与温度的关系近似线性，价格便宜，是目前用量最大的热电偶。便宜，是目前用量最大的热电偶。v5）铜铜镍热电偶（分度号

19、为）铜铜镍热电偶（分度号为T，旧分度，旧分度号为号为CK）v 价格便宜，使用温度是价格便宜，使用温度是-200350。v6）铁铜镍热电偶（分度号为）铁铜镍热电偶（分度号为J）v 价格便宜价格便宜,适用于真空、氧化或惰性气氛适用于真空、氧化或惰性气氛中，温度范围为中，温度范围为-200800。v7）镍铬铜镍热电偶（分度号为）镍铬铜镍热电偶（分度号为E，旧分，旧分度号为度号为EA2）v 是一种较新的产品，是一种较新的产品，裸露式结构无保护裸露式结构无保护管，管，在常用的热电偶中，其热电动势最大。在常用的热电偶中，其热电动势最大。适用于适用于0400温度范围。温度范围。v常用热电偶分度表常用热电偶分

20、度表v2.2.3 热电偶测温及参考端温度补偿热电偶测温及参考端温度补偿v1.热电偶测温基本电路热电偶测温基本电路v 如图如图2-12所示，所示，v图（图（a）表示了测量某点温度连接示意图。）表示了测量某点温度连接示意图。v图（图（b）表示两个热电偶并联测量两点平均）表示两个热电偶并联测量两点平均温度。温度。v图（图（c）为两热电偶正向串联测两点温度之）为两热电偶正向串联测两点温度之和。和。v图（图（d）为两热电偶反向串联测量两点温差。）为两热电偶反向串联测量两点温差。图2-12 常用的热电偶测温电路示意图 v 热电偶串、并联测温时，应注意两点：热电偶串、并联测温时，应注意两点：v 第一，必须应

21、用同一分度号的热电偶；第一，必须应用同一分度号的热电偶；v 第二，两热电偶的参考端温度应相等。第二，两热电偶的参考端温度应相等。v2.热电偶参考端的补偿热电偶参考端的补偿v 热电偶分度表给出的热电势值的条件是热电偶分度表给出的热电势值的条件是参考端温度为参考端温度为0。v 如果用热电偶测温时自由端温度不为如果用热电偶测温时自由端温度不为0，必然产生测量误差。，必然产生测量误差。v 应对热电偶自由端（参考端）温度进行应对热电偶自由端（参考端）温度进行补偿。补偿。 v例如：用例如：用K型（镍铬型（镍铬-镍硅）热电偶测炉温时，镍硅）热电偶测炉温时，参考端温度参考端温度t0=30，v 由分度表可查得由

22、分度表可查得 E(30,0)=1.203mv，v 若测炉温时测得若测炉温时测得E(t,30)=28.344mv，v 则可计算得则可计算得vE(t,0)=E(t,30)+E(30,0)=29.547mvv 由由29.547mv再查分度表得再查分度表得t=710，是，是炉温。炉温。2.3 金属热电阻传感器金属热电阻传感器v2.3 金属热电阻传感器金属热电阻传感器v 金属热电阻传感器一般称作热电阻传感金属热电阻传感器一般称作热电阻传感器，是利用金属导体的电阻值随温度的变化器，是利用金属导体的电阻值随温度的变化而变化的原理进行测温的。而变化的原理进行测温的。v 金属热电阻的主要材料是铂、铜、镍。金属热

23、电阻的主要材料是铂、铜、镍。v 热电阻广泛用来测量热电阻广泛用来测量-220+850范围内范围内的温度，的温度，v 少数情况下，少数情况下，v 低温可测量至低温可测量至1K（-272），高温可测），高温可测量至量至1000。 最基本的热电阻传感器由热电阻、连接最基本的热电阻传感器由热电阻、连接导线及显示仪表组成，如图导线及显示仪表组成，如图2-14所示。所示。图图2-14 金属热电阻传感器测量示意图金属热电阻传感器测量示意图 v2.3.1 热电阻的温度特性热电阻的温度特性v1.铂热电阻的电阻铂热电阻的电阻温度特性温度特性v 铂电阻的特点是测温精度高，稳定性好，得到铂电阻的特点是测温精度高，稳定

24、性好，得到了广泛应用，应用温度范围为了广泛应用，应用温度范围为-200+850。v 铂电阻的电阻铂电阻的电阻温度特性，温度特性，v-200t0 Rt=R01+At+Bt2+C(t-100)t3 v0t850 Rt=R0（1+At+Bt2）v系数：系数： A=3.90802X10-3； B=-5.802X10-7； C=-4.27350X10-12。v2.铜热电阻的电阻温度特性铜热电阻的电阻温度特性v 由于铂是贵金属，在测量精度要求不高，温度由于铂是贵金属，在测量精度要求不高，温度范围在范围在-50+150时普遍采用铜电阻。铜电阻与时普遍采用铜电阻。铜电阻与温度间的关系为温度间的关系为v Rt=

25、R0(1+1t+2t2+3t3)v由于由于2、3比比1小得多，所以可以简化为小得多，所以可以简化为v RtR0(1+1t)v2.3.2 热电阻热电阻传感器的结构传感器的结构v 热电阻传感器由电阻体、绝缘管、保护套热电阻传感器由电阻体、绝缘管、保护套管、引线和接线盒等组成，如图管、引线和接线盒等组成，如图2-15所示。所示。 图2-15 热电阻结构 2.4 集成温度传感器集成温度传感器v2.4 集成温度传感器集成温度传感器v 集成温度传感器具有体积小、线性好、反应灵敏等优点，所以应用十分广泛。v 是把感温元件（常为PN结）与有关的电子线路集成在很小的硅片上封装而成。v 由于PN结不能耐高温，所以

26、集成温度传感器通常测量150以下的温度。v 按输出量不同可分为：电流型、电压型和频率型（输出信号为振荡信号，其频率随测量温度而变化）三大类。 2.4.1 集成温度传感器基本工作原理集成温度传感器基本工作原理 图2-16为集成温度传感器原理示意图。 其中V1、V2为差分对管，由恒流源提供的I1、I2分别为V1、V2的集电极电流，则Ube为)ln(21IIqKTUbe 只要I1/I2为一恒定值，则Ube与温度T为单值线性函数关系。 这就是集成温度传感器的基本工作原理。 图2-16 集成温度传感器基本原理图 2.4.2 电压输出型集成温度传感器电压输出型集成温度传感器 如图2-17所示。 V1、V2

27、为差分对管，调节电阻R1，可使I1=I2，当对管V1、V2的值大于等于1时，电路输出电压UO为 21220RRURIUbe 由此可得由此可得: ln210qKTRRUUbe R1、R2不变则U0与T成线性关系。若R1=940，R2=30K，=37，则输出温度系数为：10mV/K。 图2-17 电压输出型原理电路图 2.4.3 电流输出型集成温度传感器电流输出型集成温度传感器 如图2-18所示: 对管V1、V2作为恒流源负载，V3、V4作为感温元件，V3、V4发射结面积之比为，此时电流源总电流IT为 ln2221qRKTRUIIbeT 当R、为恒定量时,IT与T成线性关系。若R=358，=8，则

28、电路输出温度系数为 1A/K。 图2-18 电流输出型原理电路图 2.5 半导体热敏电阻半导体热敏电阻v2.5 半导体热敏电阻半导体热敏电阻v 半导体热敏电阻简称热敏电阻，是一种新型的半导体测温元件。v 热敏电阻是利用某些金属氧化物或单晶锗、硅等材料，按特定工艺制成的感温元件。热敏电阻可分为三种类型，即：v 正温度系数（PTC）热敏电阻v 负温度系数（NTC）热敏电阻v 在某一特定温度下电阻值会发生突变的临界温度电阻器（CTR）。 2.5.1 热敏电阻的（热敏电阻的（Rtt）特性）特性 1-突变型NTC；2-负指数型NTC；3-线性型PTC；4-突变型PTC 图2-19 各种热敏电阻的特性曲线

29、 v结论：v（1）热敏电阻的温度系数值远大于金属热电阻，所以灵敏度很高。v（2）同温度情况下，热敏电阻阻值远大于金属热电阻。所以连接导线电阻的影响极小，适用于远距离测量。v（3）热敏电阻Rtt曲线非线性十分严重，所以其测量温度范围远小于金属热电阻。 v2.5.2 热敏电阻温度测量非线性修正热敏电阻温度测量非线性修正v 由于热敏电阻Rtt曲线非线性严重，为保证一定范围内温度测量的精度要求，应进行非线性修正。v（1）线性化网络v 利用包含有热敏电阻的电阻网络（常称线性化网络）来代替单个的热敏电阻，使网络电阻RT与温度成单值线性关系。v 其一般形式如图2-20所示。 图2-20 线性化网络 v（2）

30、利用电阻测量装置中其它部件的特性进行综合修正。v 图2-21是一个温度-频率转换电路，把热敏电阻Rt随温度的变化转变为电容C的充、放电频率的变化输出。v 虽然电容C的充、放电特性是非线性特性，但适当地选取线路中的电阻R2和R，可以在一定的温度范围内，得到近于线性的温度-频率转换特性。 图2-21 温度-频率转换器原理图 v（3）计算修正法v 在带有微处理机（或微计算机）的测量系统中，v 当已知热敏电阻器的实际特性和要求的理想特性时，v 可采用线性插值法将特性分段，并把各分段点的值存放在计算机的存储器内。v 计算机将根据热敏电阻器的实际输出值进行校正计算后，给出要求的输出值。 2.6 负温度系数

31、热敏电阻负温度系数热敏电阻v2.6 负温度系数热敏电阻负温度系数热敏电阻v2.6.1 负温度系数热敏电阻性能负温度系数热敏电阻性能v 负温度系数(NTC)热敏电阻是一种氧化物的复合烧结体，v 其电阻值随温度的增加而减小 。v 负温度系数(NTC)热敏电阻特点：v（1）电阻温度系数大，约为金属热电阻的10倍。v（2）结构简单、体积小，可测点温。v（3）电阻率高，热惯性小，适用于动态测量。v（4）易于维护和进行远距离控制。v（5）制造简单、使用寿命长。v（6）互换性差，非线性严重。图2-22 负温度系数(NTC)热敏电阻结构2.6.2 负温度系数热敏电阻温度方程负温度系数热敏电阻温度方程 热敏电阻

32、值 RT和R0与温度TT和T0的关系为 )(00TBTBTTeRR v2.6.3 负温度系数热敏电阻主要特性负温度系数热敏电阻主要特性v（1）标称阻值v 厂家通常将热敏电阻25时的零功率电阻值作为R0 ，称为额定电阻值或标称阻值，记作R25 ，85时的电阻值R85作为RT 。v 标称阻值常在热敏电阻上标出。v R85也由厂家给出。 （2）B值 将热敏电阻25时的零功率电阻值R0和85时的零功率电阻值RT ，以及25和85的绝对温度T0298K和TT358K代入负温度系数热敏电阻温度方程，可得： 8525ln1778RRB B值称为热敏电阻常数，是表征负温度系数热敏电阻热灵敏度的量。 B值越大，

33、负温度系数热敏电阻的热灵敏度越高。 （3）电阻温度系数 热敏电阻在其自身温度变化1时，电阻值的相对变化量称为热敏电阻的电阻温度系数。 2TB 可知：热敏电阻的温度系数为负值。温度减小，电阻温度系数增大。 在低温时，负温度系数热敏电阻的温度系数比金属热电阻丝高得多，故常用于低温测量 （100300）。 （4）额定功率 额定功率是指负温度系数热敏电阻在环境温度为25，相对湿度为4580。大气压为0.871.07bar的条件下，长期连续负荷所允许的耗散功率。（5）耗散系数 耗散系数是负温度系数热敏电阻流过电流消耗的热功率（W）与自身温升值（TT0）之比，单位为W1。 0TTW v（6）热时间常数v

34、负温度系数热敏电阻在零功率条件下放入环境温度中，不可能立即变为与环境温度同温度。v 热敏电阻本身的温度在放入环境温度之前的初始值和达到与环境温度同温度的最终值之间改变63.2%所需的时间叫做：v 热时间常数，用表示。 2.7 温度传感器应用实例温度传感器应用实例v2.7 温度传感器应用实例温度传感器应用实例v2.7.1 双金属温度传感器的应用双金属温度传感器的应用v1.双金属温度传感器室温测量的应用v 双金属温度传感器结构简单，价格便宜，刻度清晰，使用方便，耐振动。v 常用于驾驶室、船舱，粮仓等室内温度测量。v 图2-23为盘旋形双金属温度计。 图2-23 盘旋形双金属温度计 v2.双金属温度

35、传感器在电冰箱中的应用v 电冰箱压缩机温度保护继电器内部的感温元件是一片碟形的双金属片，如图2-24所示。v 在双金属片上固定着两个动触头。在碟形双金属片的下面还安放着一根电热丝。该电热丝与这两个常闭触点串联连接。v 压缩机电机中的电流过大时，这一大电流流过电热丝后，使它很快发热，v 放出的热量使碟形双金属片温度迅速升高到它的动作温度，v 碟形双金属片翻转，带动常闭触点断开，v 切断压缩机电机的电源，保护全封闭式压缩机不至于损环。图2-24 碟形双金属温度传感器工作过程 v2.7.2 热敏电阻温度传感器的应用热敏电阻温度传感器的应用v1.热敏电阻在汽车水箱温度测量中的应用v 图2-25所示为汽

36、车水箱水温监测电路。其中Rt为负温度系数热敏电阻。图2-25 汽车水箱测温电路 v2.热敏电阻在空调器控制电路中的应用v 春兰牌KFR-20GW型冷热双向空调中热敏电阻的应用，如图2-26所示。图2-26 热敏电阻在空调控制电路中的应用 2.7.3 晶体管温度传感器的应用晶体管温度传感器的应用1.热敏二极管温度传感器应用举例 半导体二极管正向电压与温度的关系如图2-27所示。可将温度转换成电压，完成温度传感器的功能。 图2-27 二极管正向电压温度特性曲线 图2-28是采用硅二极管温度传感器的测量电路，其输出端电压值随温度而变化。温度每变化1，输出电压变化量为0.1V。 2-28 二极管温度传

37、感器的温度监测电路 2.晶体管温度传感器应用举例 NPN型热敏晶体管在IC恒定时，基极发射极间电压Ube随温度变化曲线如图2-29所示。 图2-29 硅晶体管UBE与温度之间的关系图2-30 晶体管温度传感器的温度测量电路 图2-30为晶体管温度传感器的一种温度测量电路，温度变化1，输出电压变化0.1V。 2.7.4 集成温度传感器应用举例集成温度传感器应用举例1.AD590集成温度传感器应用电路图2-31 简单测温电路 集成温度传感器用于热电偶参考端的补偿电路如图2-32所示，AD590应与热电偶参考端处于同一温度下。 图2-32 热电偶参考端补偿电路 v2LM26集成温度传感器的应用v L

38、M26是美国国家半导体公司生产的电压输出型微型模拟温度传感器，输出可驱动开关管，带动继电器和电风扇等负载。v LM26工作电压2.75.5V，测量温度范围为55110。v 4脚接电源正极，2脚接地，3脚为温度传感输出，输出电压与温度的关系为v U03.479106（t30）21.082102（t30）1.8015 Vv 按芯片内部的控制温度基准电平设定（例如85），5脚输出高、低（1、0）电平信号，可直接驱动负载。v LM26有A、B、C、D共4种序号，v A、C为高于控制温度关断5脚输出信号（输出低电平）；v B、D为低于控制温度关断5脚输出信号。v LM26A型内部电路结构如图2-33（a）所示。图2-33（a） LM26A内部电路结构v 图2-33（b）为用LM26A控制的风扇自动控制电路。v 当高于设定的控制温度时， LM26A 中的温度传感器输出电压低于基准电压，运算放大器输出高电平，耗尽型N沟道MOS场效应管导通，5脚输出低电平信号，使