熱電阻式傳感器01291課件

2.3熱電阻式傳感器2.3.1(金屬)熱電阻2.3.2(半導(dǎo)體)熱敏電阻2.3.3熱電阻式傳感器的應(yīng)用下一頁返回2.3.1金屬熱電阻

熱電阻＝電阻體（最主要部分）＋絕緣套管＋接線盒

作為熱電阻的材料要求（特征）：

1）電阻與溫度變化具有良好的線性關(guān)系；2）電阻溫度系數(shù)大，便于精確測量，（以提高熱電阻的靈敏度）； 3）電阻率高，熱容量小，反應(yīng)速度快。

4）在測量范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能； 5）應(yīng)有良好的可加工性，且價格便宜。

使用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅，低溫測量中是常用銦、錳、碳等制成的熱電阻。上一頁下一頁返回?zé)犭娮璧慕Y(jié)構(gòu)上一頁下一頁返回普通工業(yè)用熱電阻式溫度傳感器（2）銅熱電阻應(yīng)

用：測量精度要求不高且溫度較低的場合

測量范圍：―50～150℃優(yōu)點： 溫度范圍內(nèi)線性關(guān)系好，靈敏度比鉑電阻高，容易提純、加工，價格便宜，復(fù)制性能好。缺點： 易于氧化，一般只用于150℃以下的低溫測量和沒有水分及無侵蝕性介質(zhì)的溫度測量。 與鉑相比，銅的電阻率低，所以銅電阻的體積較大。上一頁下一頁返回銅電阻的阻值與溫度之間的關(guān)系為：上一頁下一頁返回當(dāng) ℃時，Rt=R0(1+at)Rt溫度為t時的電阻值;R0為溫度0℃時的電阻值;a為溫度為0℃時的電阻溫度系數(shù)。銅熱電阻結(jié)構(gòu)示意圖鉑熱電阻結(jié)構(gòu)示意圖上一頁下一頁返回2.3.2半導(dǎo)體熱敏電阻定義：熱敏電阻是一種利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度顯著變化的特性制成，由金屬氧化物和化合物按不同的配方比例燒結(jié)的敏感元件。優(yōu)點：(1)熱敏電阻的溫度系數(shù)比金屬大（4～9倍）(2)電阻率大，體積小，熱慣性小，適于測量點、表面溫度及快速變化的溫度。(3)結(jié)構(gòu)簡單、機械性能好。缺點：線性度較差，復(fù)現(xiàn)性和互換性較差。上一頁下一頁返回?zé)崦綦娮璺诸悾赫郎囟认禂?shù)(PTC)負溫度系數(shù)(NTC)臨界溫度系數(shù)(CTR)熱敏電阻典型特性上一頁下一頁返回PTC熱敏電阻－正溫度系數(shù)鈦酸鋇摻合稀土元素?zé)Y(jié)而成用途：彩電消磁，各種電器設(shè)備的過熱保護，發(fā)熱源的定溫控制，限流元件。

CTR熱敏電阻－負溫度系數(shù) 以三氧化二釩與鋇、硅等氧化物，在磷、硅氧化物的弱還原氣氛中混合燒結(jié)而成用途：溫度開關(guān)。

NTC熱敏電阻－很高的負電阻溫度系數(shù)

主要由Mn、Co、Ni、Fe、Cu等過渡金屬氧化物混合燒結(jié)而成應(yīng)用：點溫、表面溫度、溫差、溫場等測量自動控制及電子線路的熱補償線路上一頁下一頁返回⑴溫度特性NTC型熱敏電阻，在較小的溫度范圍內(nèi)，電阻-溫度特性式中RT,R0——熱敏電阻在絕對溫度T，T0時的阻值()；T0,T——介質(zhì)的起始溫度和變化溫度（K）；t0,t——介質(zhì)的起始溫度和變化溫度（℃）；B——熱敏電阻材料常數(shù)，一般為2000～6000K，其大小取決于熱敏電阻的材料。上一頁下一頁返回若已知兩個電阻值以及相應(yīng)的溫度值，就可求得B值。一般取20℃和100℃時的電阻R20和R100計算B值，即將T=373K，T0=293K代入上式，則將B值及R0=R20代入式就確定了熱敏電阻的溫度特性:上一頁下一頁返回

B和α值是表征熱敏電阻材料性能的兩個重要參數(shù)，熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)比金屬絲的高很多，所以它的靈敏度很高。熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)熱敏電阻在其本身溫度變化1℃時，電阻值的相對變化量上一頁下一頁返回伏安特性當(dāng)流過熱敏電阻的電流很小時:不足以使之加熱。電阻值只決定于環(huán)境溫度，伏安特性是直線，遵循歐姆定律。主要用來測溫。當(dāng)電流增大到一定值時：流過熱敏電阻的電流使之加熱，本身溫度升高，出現(xiàn)負阻特性。因電阻減小，即使電流增大，端電壓反而下降。其所能升高的溫度與環(huán)境條件(周圍介質(zhì)溫度及散熱條件)有關(guān)。當(dāng)電流和周圍介質(zhì)溫度一定時，熱敏電阻的電阻值取決于介質(zhì)的流速、流量、密度等散熱條件?？捎盟鼇頊y量流體速度和介質(zhì)密度。上一頁下一頁返回2.熱敏電阻的結(jié)構(gòu)構(gòu)成：熱敏探頭、引線、殼體二端和三端器件：為直熱式，即熱敏電阻直接由連接的電路獲得功率；四端器件：旁熱式上一頁下一頁返回?zé)崦綦娮璧慕Y(jié)構(gòu)形式上一頁下一頁返回⑷能量靈敏度G（W）使熱敏電阻的阻值變化1％所需耗散的功率。⑸

時間常數(shù)τ溫度為T0的熱敏電阻突然置于溫度為T的介質(zhì)中，熱敏電阻的溫度增量ΔT=0.63(T－T0)時所需的時間。⑹額定功率PE在標(biāo)準(zhǔn)壓力（750mmHg）和規(guī)定的最高環(huán)境溫度下，熱敏電阻長期連續(xù)使用所允許的耗散功率，單位為W。在實際使用時，熱敏電阻所消耗的功率不得超過額定功率上一頁下一頁返回4.熱敏電阻的線性化上一頁下一頁返回串聯(lián)在熱敏電阻中的R的最佳值2.3.3熱電阻式傳感器的應(yīng)用1、金屬熱電阻傳感器

－200～+500℃范圍的溫度測量特點：精度高、適于測低溫。2、半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器

應(yīng)用范圍很廣，可在宇宙航船、醫(yī)學(xué)、工業(yè)及家用電器等方面用作測溫、控溫、溫度補償、流速測量、液面指示等。上一頁下一頁返回三線制熱電阻測溫電橋的三線制接法工業(yè)用熱電阻一般采用三線制G——檢流計，R1，R2，R3——固定電阻，Ra——零位調(diào)節(jié)電阻，Rt——熱電阻上一頁下一頁返回四線制接法熱電阻測溫電橋的四線制接法精密測量中，采用四線制接法上一頁下一頁返回2、半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器⑴溫度測量⑵流量測量⑶溫度補償⑷溫度控制上一頁下一頁返回

⑵流量測量 利用熱敏電阻上的熱量消耗和介質(zhì)流速的關(guān)系可