3.1-3.3热电阻温度传感器.ppt

学习目的 3.1 温标及温度的测量方法 3.1.1 温 标 用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。 几种温标比较 3.1.2 温度的测量方法 温度不能直接测量，需要借助于某种物体的物理参数随温度冷热不同而明显变化的特性进行间接测量。 温度传感器就是通过测量某些物理量参数随温度的变化而间接测量温度的。 温度传感器是由温度敏感元件（感温元件）和转换电路组成的，如图3-1所示。 温度的测量方法 接触测量 非接触测量 3.2 膨胀式温度计 工作原理——利用物体受热体积膨胀的原理而制成的，多用于现场测量及显示。 分类——按选用的物质不同，可分为液体膨胀式温度计、固体膨胀式温度计、气体膨胀式温度计3种类型。 测温范围——膨胀式温度计可以测量-200～700℃范围的温度。在机械热处理测温中，常用于测量碱槽、油槽、法兰槽、淬火槽及低温干燥箱的温度，也广泛用于测量设备、管道和容器的温度。 特点——这种温度计结构简单，制造和使用方便，价格低，但外壳薄脆、易损坏，大部分不适于远距离测温，必须接触测量。 3.2.1 玻璃液体温度计 将酒精、水银、煤油等液体充入到透明有刻度的玻璃吸管中，两端密封，就制成玻璃液体温度计。它是利用玻璃感温泡内的液体受热体积膨胀与玻璃体积膨胀之差来测量温度的。 3.2.2 固体膨胀式温度计 工作原理——利用膨胀系数不同的两种金属材料牢固地粘贴在一起制成的。典型的固体膨胀式温度计是双金属温度传感器，如图3-3所示。 双金属温度计的结构 双金属温度计的结构 图中的感温磁钢是用感温磁性材料制成的温控元件，它的磁导率随本身温度的变化而呈非线形变化。在锅内温度小于100℃时，感温磁钢具有磁性，而与永久磁铁吸合，电流通过加热器加热。当锅内温度超过感温磁钢的居里点(103±2℃)时，感温磁钢失去磁性，结果因永磁体的重力及弹簧的作用力下，导致开关触点分离，电路断开，加热器停止加热，指示灯熄灭，表明锅内米饭已煮熟。 3.2.3 气体膨胀式温度计 体积热膨胀式温度传感器 学习要点 3.3 电阻式温度传感器 电阻式温度传感器是利用导体或半导体材料的电阻值随温度变化而变化的原理来测量温度的，即材料的电阻率随温度的变化而变化，这种现象称为热电阻效应。 当温度升高时，虽然自由电子数目基本不变（当温度变化范围不是很大时），但每个自由电子的动能将增加，因而在一定的电场作用下，要使这些杂乱无章的电子作定向运动就会遇到更大的阻力，导致金属电阻值随温度的升高而增加。 3.3 电阻式温度传感器 3.3.1 金属热电阻传感器 工作原理—— 利用金属导体的电阻值随温度的变化而变化的原理 进行测温的。 1.?铂热电阻的电阻-温度特性 铂电阻的特点是测温精度高，稳定性好，所以在温度传感器中得到了广泛应用。 铂电阻的测量范围为 -200～850℃。 在-200 ～ 0 ℃的温度范围内为：Rt=R0[1+At+Bt2+Ct3(t-100)] 在 0 ～ 850℃的温度范围内为： Rt=R0(1+At+Bt2) 式中Rt和R0分别为t℃和0℃时的铂电阻值；A、B、和C为常数，其数值为 A = 3.9684*10-3/℃ B = - 5.847*10-7/℃ C = - 4.22*10-12/℃ 2.?铜热电阻的电阻-温度特性 由于铂是贵金属，在测量精度要求不高，温度范围在-50?150℃时普遍采用铜电阻。 铜电阻与温度间的关系为： Rt=R0(1+a1t+a2t2+a3t3) 由于a2,a3比a1小得多，所以可以简化为：Rt≈R0 (1+a1t) 式中，Rt是温度为t℃时铜电阻值；R0是温度为0℃时铜电阻值；a1是常数；a1=4.28*10-3℃-1 铜电阻的R0常取100Ω、50Ω两种，分度号为Cu100、Cu50。 铜热电阻的电阻-特点 3.热电阻传感器的结构 4.热电阻传感器的测量电路 热电阻传感器外接引线如果较长时，引线电阻的变化使测量结果有较大误差，为减小误差，可采用三线制电桥连接法测量电路或四线恒流源测量电路。 3.3.2 半导体热敏电阻 半导体热敏电阻简称热敏电阻，是一种新型的半导体测温元件，热敏电阻是利用某些金属氧化物或单晶锗、硅等材料，按特定工艺制成的感温元件。 热敏电阻结构 热敏电阻结构 热敏电阻结构 4.热敏电阻的应用 用于测量温度的热敏电阻结构简单，价格便宜。没有外保护层的热敏电阻只能用于干燥的环境中，在潮湿、腐蚀性等恶劣环境下只能用密封的热敏电阻。如图3-18为热敏电阻测量温度的电路图。 测量时先对仪表进行标定。将绝缘的热敏电阻放入32℃（表