2.2 电阻式温度传感器及其应用

2.2电阻式温度传感器及其应用2026/8/251缺点：需要电源激励，有自热现象，影响测量精度。特点：优点：灵敏度高，信号可远传，无需参比温度，性能稳定，测量精度高（尤其在中、低温范围内其精度高于热电偶温度计），测温范围较宽（-260～960°C）。一、测温原理根据金属导体或金属氧化物半导体的电阻值随温度变化的特性。因此，只要测出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出被测温度。目前，主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类2026/8/2522026/8/253绝大多数金属具有正的电阻温度系数，即温度越高，电阻越大，电阻随温度的变化可用多项式表示：大多数半导体材料具有负的电阻温度系数，其电阻值与热力学温度的关系为其中RT，RT0分别为温度为T、T0时的电阻值，B为取决于半导体材料和结构的常数其中，Rt和R0分别为t

C和0

C的电阻值，A、B、C均为常数，由热电阻的材料决定温度每改变1度，电阻值的相对变化2026/8/254

材料选择要求：

①电阻与温度变化成单值连续关系，最好是线性②电阻温度系数

要尽可能大，以得到高灵敏度③电阻率要大，减小热电阻的体积，减小热惯性④在测温范围内物理化学性质稳定⑤复现性好，复制性强，价格低＊目前使用较多的热电阻材料为铜、铂。电阻的温度系数：2026/8/25铂热电阻、铜热电阻比较见表2-6，分度表见附录51、铜热电阻特点：铜热电阻线性较好，价格低，但电阻率低，因而体积较大，热响应慢。电阻与温度的关系为：使用范围：-50～150℃，分度号为Cu50和Cu100。二、标准热电阻2026/8/2562、铂热电阻特点：铂热电阻的精度高，体积小，测温范围宽，稳定性好，再现性好，但是价格较贵。陶瓷铂热电阻与温度的关系为：测温范围：-260～960℃，分度号为Pt10和Pt100。3.其它热电阻

铁和镍电阻：应用较少

灵敏度高，电阻率较大。易氧化，不易提纯，非线性。铟电阻锰电阻碳电阻低温测量-273～-268.5℃，热容量小，灵敏度高热稳定性较差。-269～-258℃，测量精度高，灵敏度高。重现性差。

-271～-210℃用，灵敏度高脆性高

，易损坏；

72026/8/2583、标准热电阻的结构普通型、铠装型普通型装配式热电阻2026/8/259汽车用水温传感器及水温表铜热电阻小型铂热电阻普通型铂热电阻温度传感器薄膜型铂热电阻2026/8/2510铠装热电阻

将铂热电阻感温元件、引线、绝缘粉组装在不锈钢管内再经模具拉伸构成坚实整体。优点：坚实、抗震、线径小、使用安装方便。2026/8/25114、热电阻引线方式引线方式有二线制、三线制和四线制三种。rr这种引线方式简单、费用低，但是引线电阻以及引线电阻的变化会带来附加误差。两线制适于引线不长、测温精度要求较低的场合。二线制EnRtR3R2R1aRJbdcG2026/8/2512三线制EnRtR3R2R1aRJbdcGrrr图中Rt的三根连接导线，直径和长度均相同，阻值都为r。（1）电桥平衡测电阻电桥平衡

R1(R3+r)=R2(Rt+r)若设计R1=R2，则Rt=R3

，则温度变化时调整R3使电桥平衡，可变电阻R3即可刻度Rt，同时不受连线电阻影响2026/8/2513EnRtR3R2R1aRJbdcGrrr（2）电桥不平衡测电阻除Rt外，其余电阻均不可变假设设计工况（如0

C时）电桥平衡，温度变化时Rt变化，电桥不再平衡，根据检流计中的电流值及其它元件参数，可计算Rt。此时，测量精度与电路中的所有元件相关，且这些元件均要保持稳定，导线电阻也不能完全补偿。2026/8/2514四线制电位差计+—IrrrrURt恒流源热电阻两端各连两根导线，其中两根导线连接恒流源，另两根连接测量仪表（如电位差计）。电位差计是高阻抗，故连线电阻r对电位差U不产生影响。可用于高精度检测。图2.3.5(c)四线制单臂电桥测量转换电路G——检流计，R1，R2，R3——固定电阻，Ra——零位调节电阻，Rt——热电阻2026/8/2515用金属氧化物构成半导体材料作为电阻体的测温敏感元件。三、热敏电阻温度系数：有正、负和临界温度系数三种。其温度特性曲线如图。温度检测用热敏电阻主要是负温度系数热敏电阻。其余两种多用于温度开关器件。2026/8/2516由定义，NTC热敏电阻的温度系数α为可见：热敏电阻的温度系数α是随温度T变化的，T

越小，B值越大，灵敏度越高。NTC热敏电阻阻值与温度关系近似表示为：2026/8/2517

MF12型NTC热敏电阻聚脂塑料封装热敏电阻玻璃封装NTC热敏电阻贴片式NTC热敏电阻2026/8/2518四、电阻式温度传感器的测温误差分析分度误差通电发热误差线路电阻不同或变化引入的测量误差附加热电动势五、电阻式温度传感器应用图2.3.