热电阻温度传感器剖析.ppt

第4讲　热电阻式温度传感器Thermal Resistive Sensors 目录 §2.3.1　金属热电阻热电阻 热电阻＝电阻体（最主要部分）＋绝缘套管＋接线盒 作为热电阻的材料要求： 电阻温度系数要大，以提高热电阻的灵敏度； 电阻率尽可能大，以便减小电阻体尺寸； 热容量要小，以便提高热电阻的响应速度； 在测量范围内，应具有稳定的物理和化学性能； 电阻与温度的关系最好接近于线性； 应有良好的可加工性，且价格便宜。 使用最广泛的热电阻材料是铂和铜 1. 常用热电阻 ⑴ 铂热电阻 主要作为标准电阻温度计，广泛应用于温度基准、标准的传递。 ⑵ 铜热电阻 测量精度要求不高且温度较低的场合，测量范围一般为―50～150℃。 ⑴ 铂热电阻 目前最好材料 长时间稳定的复现性可达10-4 K ，是目前测温复现性最好的一种温度计。 ⑵ 铜热电阻 应 用：测量精度要求不高且温度较低的场合 测量范围：―50～150℃ 优 点： 温度范围内线性关系好，灵敏度比铂电阻高，容易提纯、加工，价格便宜，复制性能好。 缺 点： 易于氧化，一般只用于150℃以下的低温测量和没有水分及无侵蚀性介质的温度测量。 与铂相比，铜的电阻率低，所以铜电阻的体积较大。 模型1： 模型2： 几种常用金属热电阻材料参数 3、其它热电阻 —— 低温、超低温 1、三线制 四、热电阻应用举例 例1：测量真空度 例2：气体成分分析仪 §2.3.2 半导体热敏电阻传感器 一、热敏电阻的结构和特点 热敏电阻的主要参数 二、热敏电阻的温度特性 3、NTC的温度系数?T 1、串联法 2、并联法 四、应用举例 例1：测流速 例2：热电式继电器 铂测温电阻传感器 铂测温电阻缺点：响应速度慢、容易破损、 难于测定狭窄位置的温度。 现逐渐使用能大幅度改善上述缺点的极细型铠装铂测温电阻，因而使应用领域进一步扩大。 主要应用：钢铁、石油化工的各种工艺过程；纤维等工业的热处理工艺；食品工业的各种自动装置；空调、冷冻冷藏工业；宇航和航空、物化设备及恒温槽 金属丝热电阻作为气体传感器的应用 2、半导体热敏电阻传感器 ⑴ 温度测量 ⑵ 温度控制 ⑶ 温度补偿 ⑷ 流量测量 ⑴ 温度测量 ⑵ 温度控制 ⑶ 温度补偿 ⑷ 流量测量 利用热敏电阻上的热量消耗和介质流速的关系可以测量流量、流速、风速等 本次课程结束，谢谢欣赏 玻璃壳 热敏电阻 引线 （a）珠状 　 （b）片状 　　 （c）杆状 　（d）垫圈状 金属氧化物：钴Co、锰Mn、镍Ni 等的氧化物 采用不同比例配方、高温烧结而成。 优点：（1）结构简单、体积小、可测点温度； （2）电阻温度系数大，灵敏度高（10倍）； （3）电阻率高、热惯性小、适宜动态测量。 从温度t0的介质移入温度为t的介质中，温度升高Δt = 0.632(t-t0) 所需时间。 秒（s） 时间常数τ 自身发热使温度比环境温度高出1℃ 所需要的功率。 W/℃ 散热系数H （耗散系数） 20 ℃时的电阻温度系数。 1/℃ 温度系数αt (25±0.2)℃时测得的阻值。 Ω 标称阻值RH （冷电阻） 定 义 单 位 参 数 7 ～ 7.6 0.5 0.03 3 ~ 100 测控温 7 ～ 7.6 20 0.4 6.8 ~ 1000 测控温 7 ～ 7.6 115 0.5 10 ~ 1000 温度补偿 4 85 0.25 0.82 ~ 300 温度补偿 5 60 0.5 0.01 ~ 15 温度补偿 耗散系数 （mW/℃） 时间常数 （s） 额定功率 （W） 标准阻值 25℃（kΩ） 用途 负温度系数热敏电阻： 　　NTC 正温度系数热敏电阻： 　　PTC 临界温度系数热敏电阻： 　　CRT 试验求A、B： 1、NTC的 R-T 特性 —— 0 ℃ （273.15K） —— 0 ℃ 时的阻值 T R 电流较小：线性，欧姆定律 电流增加：阻值减小、非线性 电流较大：阻值减小超过电流增加 2、NTC的伏安特性 ? 低温段比高温段灵敏 ? 灵敏度比金属热电阻高（10倍） ? I U ? ? ? 电阻网络（线性化网络）：精密电阻与热敏电阻串、并联 三、NTC的线性化处理 A A T R T R A —— 热敏电阻 —— 平衡电阻 电桥平衡 电桥失衡 J T正常：Rt 较大、BG不导通、 J 不吸合 T升高：Rt 减小、BG导通、 J 吸合 应用：电机过热保护 1—连