《传感器》-2.2 热电阻传感器

一、热电阻传感器的定义与分类

1、热电阻的定义

2、热电阻的分类二、热电阻传感器的应用几乎所有物质的电阻率都随本身温度的变化而变化----热电阻效应。根据电阻和温度之间的函数关系，可以将温度变化量转换为相应的电参量，从而实现温度的电测量。利用这一原理制成的温度敏感元件称为热电阻。热电阻的分类热电阻按材料可分为金属热电阻（热电阻）半导体热电阻（热敏电阻）1、测量依据2、材料要求3、铂热电阻4、铜热电阻5、热电阻的结构6、热电阻的测量电路温度升高，金属内部原子晶格的振动加剧，从而使金属内部的自由电子通过金属导体时的阻碍增大，宏观上表现出电阻率变大，电阻值增加，我们称其为正温度系数，即电阻值与温度的变化趋势相同。取一只100W/220V灯泡，用万用表测量其电阻值，可以发现其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到的额定热态电阻值应为484Ω。温度系数大、线形好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易、易提纯等特点。铂热电阻：精度高、稳定性好、性能可靠，可制成标准铂热电阻温度计。适用的温度范围：-200℃~960℃铂电阻阻值与温度变化之间的关系可以近似用下式表示：在0～660℃温度范围内:

在-190～0℃温度范围内:

式中R0、Rt——分别为0℃和t℃的电阻值；A——常数(3.96847×10-3/℃)；B——常数(-5.847×10-7/℃2)；C——常数(-4.22×10-12/℃3)。

可见：热电阻在温度t时的电阻值与0℃时的电阻值R0有关。目前我国规定工业用铂热电阻有R0=10Ω和R0=100Ω两种，它们的分度号分别为Pt10和Pt100，其中以Pt100为常用。铂热电阻不同分度号亦有相应分度表，即Rt-t的关系表，这样在实际测量中，只要测得热电阻的阻值Rt，便可从分度表上查出对应的温度值。在一些测量精度要求不高且温度较低的场合，可采用铜热电阻进行测温，它的测量范围为-50～150℃，价格低廉。

铜热电阻在测量范围内其电阻值与温度的关系几乎是线性的，可近似地表示为

Rt=R0（1+αt）

α=4.28×10-3/℃

两种分度号：Cu50(R0=50Ω)和Cu100（R0=100Ω）。铜热电阻的分度表分度号：Cu50温度/℃0102030405060708090电阻/Ω－050.0047.8545.7043.5541.4039.24050.0052.1445.2856.4258.5660.7062.8464.9867.1269.2610071.4073.5475.6877.8379.9882.13铜热电阻的特点铜热电阻的电阻温度系数较大、线性性好、价格便宜。缺点：电阻率较低，电阻体的体积较大，热惯性较大，稳定性较差，在100℃以上时容易氧化，因此只能用于低温及没有浸蚀性的介质中。热电阻的结构:(1)普通热电阻(2)铠装热电阻(3)薄膜热电阻薄膜型及普通型铂热电阻用热电阻传感器进行测温时，测量电路经常采用电桥电路。热电阻与检测仪表相隔一段距离，因此热电阻的引线对测量结果有较大的影响。热电阻内部引线方式有二线制、三线制和四线制三种。内部引线方式两线制这种引线方式简单、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。三线制用于工业测量，一般精度四线制实验室用，高精度测量1、热敏电阻测量依据2、热敏电阻分类3、热敏电阻的特点4、热敏电阻的结构热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度显著变化这一特性制成的一种热敏元件，其特点是电阻率随温度而显著变化。按物理特性，可分为三类：（１）负温度系数的热敏电阻（ＮＴＣ）多用于温度测量和补偿；（２）正温度系数的热敏电阻（ＰＴＣ）用于恒温、加热控制或温度开关；（３）临界温度系数的热敏电阻（ＣＴＲ）用于温度开关。负温度系数热敏电阻广泛应用。它是一种氧化物的复合烧结体，一般测量－１００~＋３００℃范围内的温度。与热电阻相比：①电阻温度系数大，灵敏度高，约是热电阻的１０陪②结构简单，体积小，可测量点温度③电阻率高，适宜动态测量④便于远距离控制，使用寿命长,但互换性差，非线性严重。大多数：负温度系数。热敏电阻在不同值时的电阻－温度特性，温度越高，阻值越小，且有明显的非线性。NTC热敏电阻具有很高的负电阻温度系数，特别适用于：－100～＋300℃之间测温。PTC热敏电阻的阻值随温度升高而增大，且有斜率最大的区域，当温度超过某一数值时，其电阻值朝正的方向快速变化。其用途主要是彩电消磁、各种电器设备的过热保护等。CTR也具有负温度系数，但在某个温度范围内电阻值急剧下降，曲线斜率在此区段特别陡，灵敏度极高。主要用作温度开关。各种热敏电阻的阻值在常温下很大，不必采用三线制或四线制接