第二章 温度传感器分析.ppt

非线性误差 K型热电偶的线性校正电路 线性校正 Uout=-7.76+Ua-5.56×10-6Ua2 2.2 热电阻式温度传感器 原理：材料（金属、半导体）的电阻随温度的变化而变化。 分类：金属热电阻传感器、半导体热敏传感器 2.2.1 金属热电阻 一、电阻温度特性关系 1、电阻与温度的关系如下： 大多数金属导体的电阻随温度而变化关系： Rt=R0［1+α(t-t0)］ 式中：Rt, R0——分别为热电阻在t ℃和t0 ℃时的电阻值； α——热电阻的电阻温度系数（1／℃）； t——被测温度（℃）。 2、铂电阻与温度的关系如下： Rt=R0［1+At+Bt2+C(t-100)t3］ 当0℃t850℃时， Rt=R0(1+At+Bt2) 式中：R1——在t℃时的电阻值； R0——在0℃时的电阻值。 当-200℃t0℃时， 图2 铂电阻与温度的曲线 按照国际电工委员会IEC751国际标准，铂电阻的温度系数为：TCR=0.003851, 其中： 并且规定了统一设计型铂电阻：Pt100、Pt1000 3、铜电阻与温度关系 电阻随温度而变化关系：Rt=R0［1+α(t-t0)］ 表：主要金属感温电阻器的性能 分度表对比 二、结构：装配式和铠装式 常用电路 3、注意事项 测温范围：-200～+600 ℃、精度高,适于测低温。使用时注意： 1） 自热误差 电阻自热，电阻增大，导致误差。为了减小因电阻器自热而引起的误差，一般是限制电流,规定其值应不超过6mA。 2） 引线电阻的影响 由于金属电阻器本身的电阻值很小,所以引线的电阻值及其变化就不能忽略。 利用电桥消除部分影响 1. 半导体 半导体 Si Si Si Si Si Si Si Si 2.2.2 半导体热敏电阻 n 型半导体 在n型半导体中 电子……多数载流子 Si Si Si Si Si Si Si P 空穴……少数载流子 P型半导体 Si Si Si Si Si Si Si + B 在p型半导体中 空穴……多数载流子 电子……少数载流子 NTC：负电阻温度系数热敏电阻 PTC：正电阻温度系数热敏电阻 CTR：临界温度电阻 NTC的温度特性： Rt、R0 ——分别为T和T0时的热敏电阻值； B——材料常数，2000～6000K，与材料本身性质和温度有关 T——被测温度（K）。 2、分类及特性 为热敏电阻的温度系数α, 3、使用注意事项 （1） 热敏电阻温度特性的非线性 电阻与温度呈指数规律 1）线性化网络 2）利用电子装置中其他部位修订 3）计算修正法 线性化网络 热敏电阻的线性化网络 4、应用举例 电动机过热保护装置组成电路原理 ： 负温度系数 正常运转 温度低，热敏电阻阻值高 三极管V1截止 继电极K不动作 电极过载 温度高，热敏电阻阻值降低 三极管V1导通 继电极K动作 S闭合，红灯亮，警告 第二章 温度传感器 接触式：技术成熟、精度高、种类多 热膨胀、热电势（热电偶）、热电阻、PN结型 非接触式：不需接触，速度快，没有上线温度，误差大 光学高温，热辐射式、热释电 主要内容 2.1 热电势式测温传感器 2.2 热电阻式温度传感器 2.3 PN结型测温传感器 2.4 集成电路温度传感器 2.5 热释电式传感器 2.1热电势式温度传感器 2.1.1 工作原理 热电效应： 两种不同的导体两端接触构成闭合回路，当两接点温度不等（T＞T0）时,回路中就会产生电动势,从而形成热电流。 热电势 热电势 热电偶回路中产生的电势 热电势分成两部分： 接触电势和温差电势 热电偶 接触电势 不同金属接触时，由于自由电子密度不同，电子会从密度大的金属扩散到密度小的金属，从而形成内建电场，产生电动势 当金属A和B紧密连接时, 假如：NA＞NB。 在单位时间内,由导体A扩散到导体B的电子数要比导体B扩散到导体A的电子数多。 于是,在接触表面上便形成了一个电场,在A、B之间形成一个电位差,即电动势 接触电势的大小 k0——波兹曼常数 T——接触处的绝对温度（K）； NA,NB——材料A、B的自由电子密度； e ——电子电荷量,e=1.602×10-19C EAB（T,T0）=eAB (T)-eAB (T0) 若A为正极,B为负极 (1) 若热电偶两电极材料相同,则无论两接点温度如何, 总热电势为零。 (2) 若