温度传感器的.doc

实验九 温度传感器设计 传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。温度表征物体冷热程度。温度通过物体随温度变化的某些特性来间接测量。1、了解Pt100铂电阻、Cu50热电阻传感器是利用导体的电阻随温度变化的特性，对温度和温度有关的参数进行检测的装置。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。大多数热电阻在温度升高1时电阻值将增加0.4% ~ 0.6%。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。Pt100铂电阻的测温原理 金属铂具有电阻温度系数大，感应灵敏；电阻率高，元件尺寸小；电阻值随温度变化基本呈线性关系；在测温范围内，物理、化学性能稳定，长期复现性好，测量精度高，是目前公认制造热电阻的最好材料。但铂在高温下，易受还原性介质的污染，使铂丝变脆并改变电阻与温度之间的线性关系，因此使用时应装在保护套管中。铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，应用温度范围广，是中低温区（-200～650℃）最常用的一种温度检测器，不仅广泛应用于工业测温，而且被制成各种标准温度计（涵盖国家和世界基准温度）供计量和校准使用。通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω，电阻变化率为0.3851Ω/℃。按IEC751国际标准， 温度系数TCR=0.003851，Pt100（R0=100Ω）、Pt1000（R0=1000Ω）为统一设计型铂电阻。 TCR=(R100-R0)/(R0×100) （1） Pt100100℃时标准电阻值R100=138.51ΩPt1000在100℃标准电阻值R100=1385.1Ω。Pt100随温度变化而变化 Rt=R0[1+At+Bt2+C(t-100)t3] -200t0 ℃ （2） Rt=R01+At+B） 0t850 ℃ （3） Rtt℃时的电阻值；R00℃时的电阻值A、B、C的系数为： A=3.90802×10-3C-1；B=-5.802×10-7C-2 ；C=-4.27350×10-12C-4? 铂电阻温度传感器三线制在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中的最常用的引线。接法要求引出的三根导线截面积和长度均相同，测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥，铂电阻作为电桥的一个桥臂电阻，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，当桥路平衡时，通过计算可知 （4） 当R1=R2时，导线电阻的变化对测量结果没有任何影响，这样就消除了导线电阻带来的测量误差-50～150℃范围稳定性好便宜但体积大机械强度较低=50Ω和R0=100Ω两种，它们的分度号为Cu50和Cu100。 常用的铜电阻Cu50在-50～150℃以内，电阻Rt与温度t的关系为： Rt=R0(1+αt) （）R0为温度为0℃时的电阻值(Cu50在0℃时的电阻值为R0＝50?)。α是电阻温度系数，α＝4.25～4.28×10-3／℃。铜电阻通常是用直径为0.1mm的绝缘铜丝绕在绝缘骨架上，再用树脂保护，当被测介质中有温度梯度存在时，所测得的温度是感温元件所在范围内介质层中的平均温度DH-SJ5型温度传感实验装置是实验装置。该实验装置测量温度传感器的温度特性配有、铜电阻Cu50传感器。 图 2 DH-SJ5型温度传感本装置采用智能温度控制器控温。具有以下的特点： 1. 按照图4接线。带红色端头的控温Pt100放入恒温炉中，三色引线连接到温度实验装置1mA直流电流，用万用表测量取样电阻R0两端电压为1V。(调节DH-VC1上恒流源的电流粗调、细调旋钮使其两端的电压为1V，注意：将电压由0~1V缓慢调节。) 2. 将温度传感器（热电阻）直接插在温度传感器实验装置的恒温炉中。通过数字万用表测量热电阻两端的电压进而得出不同温度下的电阻（由URt/I0=Rt）。通过温控仪加热，在不同的温度下，观察Pt100铂电阻和Cu50铜电阻的阻值的变化，从室温到100℃，每隔5℃(或自定度数)测一个数据，将测量数据逐一记录在表格内。 3. 以温度为横轴，以电阻值为纵轴，按等精度作图的方法，用所测的各对应数据作出Rt -t曲线。 4.分析比较它们的温度特性。 注：由于降温过程时间较长，所以可以Pt100铂电阻升温