冰箱溫的檢測熱電阻熱敏電阻

任務(wù)要求在家用電器中，大量設(shè)備如電冰箱、電飯煲、熱水器、電熨斗、洗衣機等，都要對溫度進行測量。現(xiàn)在的冰箱要求保險功能越來越精確，對溫度控制要求也更高，這就要求我們對溫度進行檢測，這里的溫度傳感器要求體積小、重量輕，價格低，可以選用熱電阻或熱敏電阻作為測溫傳感器。3/21/20231當前1頁，總共51頁。1.1熱電阻式傳感器1.1.1金屬熱電阻1.1.2半導(dǎo)體熱敏電阻1.1.3熱電阻式傳感器的應(yīng)用基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度而變化的特性。優(yōu)點：信號可以遠傳、靈敏度高、無參比溫度。金屬熱電阻穩(wěn)定性好、準確度高，可作為基準儀表。缺點：電源激勵、自熱現(xiàn)象，影響精度。當前2頁，總共51頁。1.1.1金屬熱電阻作為熱電阻的材料要求：電阻溫度系數(shù)要大，以提高熱電阻的靈敏度；電阻率盡可能大，以便減小電阻體尺寸；熱容量要小，以便提高熱電阻的響應(yīng)速度；在測量范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理和化學性能；電阻與溫度的關(guān)系最好接近于線性；應(yīng)有良好的可加工性，且價格便宜。熱電阻＝電阻體（最主要部分）＋絕緣套管＋接線盒使用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅當前3頁，總共51頁。1.常用熱電阻(P22頁)鉑熱電阻 主要作為標準電阻溫度計，廣泛應(yīng)用于溫度基準、標準的傳遞。銅熱電阻 測量精度要求不高且溫度較低的場合，測量范圍一般為―50～150℃。當前4頁，總共51頁。⑴鉑熱電阻目前最好材料長時間穩(wěn)定的復(fù)現(xiàn)性可達10-4K，是目前測溫復(fù)現(xiàn)性最好的一種溫度計。鉑電阻的精度與鉑的提純程度有關(guān)

百度電阻比W（100）越高，表示鉑絲純度越高，國際實用溫標規(guī)定，作為基準器的鉑電阻，W（100）≥1.3925目前技術(shù)水平已達到W（100）＝1.3930，相當于99.9995%工業(yè)用鉑電阻的純度W（100）為1.387～1.390。當前5頁，總共51頁。

鉑絲的電阻值與溫度之間的關(guān)系，即特性方程如下:當溫度t在0℃≤t≤650℃時：

國內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計的工業(yè)用標準鉑電阻，W（100）≥1.391，R0分為10Ω和100Ω兩種，分度號分別為Pt10和Pt100，并給出其分度表（給出阻值和溫度的關(guān)系）當溫度t在－200℃≤t≤0℃時：當前6頁，總共51頁。⑵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。當前7頁，總共51頁。銅電阻的阻值與溫度之間的關(guān)系為工業(yè)上使用的標準化銅熱電阻的R0按國內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計取50Ω和100Ω兩種，分度號分別為Cu50和Cu100，相應(yīng)的分度表可查閱相關(guān)資料。A、B、C為常數(shù)，常取A＝(4.25～4.28)×10-3/℃….銅熱電阻當前8頁，總共51頁。P23頁第三種電阻鎳熱電阻應(yīng)用：測溫范圍，-100~+300℃。優(yōu)點：電阻溫度系數(shù)高，電阻率大。缺點：易于氧化，化學穩(wěn)定性差，不易提純，復(fù)制性差，非線性大，目前應(yīng)用不多。當前9頁，總共51頁。2.熱電阻的結(jié)構(gòu)普通工業(yè)用熱電阻式溫度傳感器當前10頁，總共51頁。熱電阻的結(jié)構(gòu)電阻絲采用無感繞法（兩線圈電流流向相反，電感互相抵消）繞在絕緣支架上，圖b所示。1—電阻體；2—瓷絕緣套管；3—不銹鋼套管；4—安裝固定件；5—引線口；6—接線盒；7—芯柱；8—電阻絲；9—保護膜；10—引線端當前11頁，總共51頁。熱電阻結(jié)構(gòu)當前12頁，總共51頁。小型鉑熱電阻當前13頁，總共51頁。汽車用水溫傳感器及水溫表銅熱電阻請看汽車水溫傳感器視頻當前14頁，總共51頁。3半導(dǎo)體熱敏電阻（P24）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)優(yōu)點：熱敏電阻的溫度系數(shù)比金屬大（4～9倍）電阻率大，體積小，熱慣性小，適于測量點溫、表面溫度及快速變化的溫度。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。當前15頁，總共51頁。1.熱敏電阻特點與類型正溫度系數(shù)(PTC)負溫度系數(shù)(NTC)臨界溫度系數(shù)(CTR)熱敏電阻典型特性當前16頁，總共51頁。

PTC熱敏電阻－正溫度系數(shù)鈦酸鋇摻合稀土元素燒結(jié)而成用途：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－臨界溫度系數(shù) 以三氧化二釩與鋇、硅等氧化物，在磷、硅氧化物在弱還原氣氛中混合燒結(jié)而成。在某個溫度上電阻值急劇變化,具有開關(guān)特性。用途：溫度開關(guān)

熱敏電阻分類當前17頁，總共51頁。熱敏電阻分類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，改變混合物的成分和配比就可以獲得測溫范圍、阻值及溫度系數(shù)不同的NTC熱敏電阻。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當前18頁，總共51頁。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：旁熱式體積達到小型化與超小型化。當前19頁，總共51頁。熱敏電阻的結(jié)構(gòu)形式

當前20頁，總共51頁。熱敏電阻外形

MF12型NTC熱敏電阻聚脂塑料封裝熱敏電阻當前21頁，總共51頁。其他形式的熱敏電阻

玻璃封裝NTC熱敏電阻MF58型熱敏電阻當前22頁，總共51頁。其他形式的熱敏電阻

帶安裝孔的熱敏電阻大功率PTC熱敏電阻當前23頁，總共51頁。其他形式的熱敏電阻

貼片式NTC熱敏電阻當前24頁，總共51頁。其他形式的熱敏電阻

MF58型（珠形）高精度負溫度系數(shù)熱敏電阻MF5A-3型熱敏電阻當前25頁，總共51頁。非標熱敏電阻當前26頁，總共51頁。3.熱敏電阻的主要特性

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(Ω)；

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。當前27頁，總共51頁。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:當前28頁，總共51頁。

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)比金屬絲的電阻溫度系數(shù)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當前29頁，總共51頁。⑵伏安特性在穩(wěn)態(tài)情況下，通過熱敏電阻的電流I與其兩端的電壓U之間的關(guān)系。當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。當前30頁，總共51頁。4.熱敏電阻的主要參數(shù)⑴標稱電阻值RH:在環(huán)境溫度為25±0.2℃時測得的電阻值，又稱冷電阻。其大小取決于熱敏電阻的材料和幾何尺寸。⑵材料常數(shù)B(K)：描述材料特性的一個常數(shù)，取決于熱敏電阻材料的激活能力，值大，靈敏度高。(3)電阻溫度系數(shù)α：指溫度升高1℃時，電阻值的相對變化量。電阻率越高，溫度系數(shù)也越大。(4)耗散系數(shù)H

指熱敏電阻的溫度與周圍介質(zhì)的溫度相差1℃時熱敏電阻所耗散的功率，單位為mW/℃；(5)熱容量C

熱敏電阻的溫度變化1℃所需吸收或釋放的熱量，單位為J／℃；當前31頁，總共51頁。(6)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。(7)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。

(8)額定功率PE

在標準壓力（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。當前32頁，總共51頁。5.熱敏電阻的線性化

NTC的幾種組合電路及其熱電特性

熱敏電阻的電阻-溫度特性呈指數(shù)關(guān)系，有較大非線性，一般處理方法是與溫度系數(shù)小的電阻進行串并聯(lián)，使其等效電阻在一定溫度范圍內(nèi)是線性的。當前33頁，總共51頁。1.1.3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、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。當前34頁，總共51頁。1.金屬熱電阻傳感器( P26頁)工業(yè)廣泛使用，－200～+500℃范圍溫度測量。在特殊情況下，測量的低溫端可達3.4K，甚至更低，1K左右。高溫端可測到1000℃。溫度測量的特點：精度高、適于測低溫。傳感器的測量電路：經(jīng)常使用電橋，精度較高的是自動電橋。為消除由于連接導(dǎo)線電阻隨環(huán)境溫度變化而造成的測量誤差，常采用三線制和四線制連接法。當前35頁，總共51頁。兩線制這種引線方式簡單、費用低，但是引線電阻以及引線電阻的變化會帶來附加誤差。兩線制適于引線不長、測溫精度要求較低的場合。2r/R≤10-3時，誤差才可忽略當前36頁，總共51頁。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，消除引線電阻影響，提高測量精度G——檢流計，R1，R2，R3——固定電阻，Ra——零位調(diào)節(jié)電阻，Rt——熱電阻當前37頁，總共51頁。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，有效消除線路寄生電勢。調(diào)零電位器當前38頁，總共51頁。四線制實驗室用，高精度測量四根導(dǎo)線引到現(xiàn)場溫度計。當壓表測量電流很小時，可完全消除引線電阻影響。恒流源供電當前39頁，總共51頁。鉑測溫電阻傳感器

鉑測溫電阻缺點：響應(yīng)速度慢、容易破損、難于測定狹窄位置的溫度?，F(xiàn)逐漸使用能大幅度改善上述缺點的極細型鎧裝鉑測溫電阻，因而使應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴大。主要應(yīng)用：鋼鐵、石油化工的各種工藝過程；纖維等工業(yè)的熱處理工藝；食品工業(yè)的各種自動裝置；空調(diào)、冷凍冷藏工業(yè)；宇航和航空、物化設(shè)備及恒溫槽。當前40頁，總共51頁。金屬絲熱電阻作為氣體傳感器的應(yīng)用

1—連通玻璃管2—流通玻璃管3—鉑絲（a）真空度測量方法對環(huán)境溫度變化比較敏感，實際應(yīng)用中有恒溫或溫度補償裝置。可測到133.322×10-5Pa。（b）可檢測管內(nèi)氣體介質(zhì)成分比例變化、熱風流速變化當前41頁，總共51頁。2.半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器⑴溫度測量⑵溫度控制⑶溫度補償⑷流量測量當前42頁，總共51頁。⑴溫度測量

開關(guān)S旋到1處接通校正電路，調(diào)節(jié)R6使顯示儀表的指針轉(zhuǎn)至測量上限，用以消除由于電源E電壓變化產(chǎn)生的誤差。當熱敏電阻感溫元件插入被測介質(zhì)后，再將切換開關(guān)旋到2處，接通測量電路，這時顯示儀表的示值即為被測介質(zhì)的溫度值。

熱敏電阻點溫計當前43頁，總共51頁。⑵溫度控制（P26頁）詳講簡易溫度控制器由VR設(shè)定動作溫度。如下：實際溫度低時，Rt大，VT1的be之間電壓大于導(dǎo)通電壓，VT1導(dǎo)通，相繼VT2也導(dǎo)通，繼電器吸合，電熱絲加熱。當實際溫度達到要求控制的溫度時，由于Rt（NTC型）的阻值降低，使VTl的be電壓過低(<0.6V),VTl截止，相繼VT2截止，繼電器斷開，電熱絲斷電而停止加熱。這樣便達到控制溫度的目的。加熱指示燈當前44頁，總共51頁。⑶溫度補償儀表中的電阻溫度補償電路金屬一般具有正的溫度系數(shù)，采用負溫度系數(shù)的熱敏電阻進行補償，可以抵消由于溫度變化所產(chǎn)生的誤差改善溫度系數(shù)非線性當前45頁，總共51頁。(4)流量測量熱式質(zhì)量流量計原理：流體中熱傳遞與熱轉(zhuǎn)移與流體質(zhì)量的關(guān)系。利用外熱源對被測流體加熱，測量因流體流動造成的溫度場變化，從而測得流體的質(zhì)量流量。流量方程式：采用恒定功率法，測量溫差△T可以求出質(zhì)量流量。若采用恒定溫差法，求出輸入功率P就可求出質(zhì)量流量。當前46頁，總共51頁。非接觸式對稱結(jié)構(gòu)的熱式流量計示意1—鎳管；(導(dǎo)熱性能好)2—加熱線圈；3—測溫線圈（電阻）；4—調(diào)零