第八次課-熱電阻4月9

1、控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院dAdAldlRdR有：有：金屬絲：金屬絲：2rAdrdrldlRdR2金屬絲體積不變：金屬絲體積不變：ldlrdr 電阻式傳感器電阻式傳感器控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院有：有：dRdR2對金屬材料，導(dǎo)電率不變：對金屬材料，導(dǎo)電率不變：)21(RdR金屬絲應(yīng)變片：金屬絲應(yīng)變片： 電阻式傳感器電阻式傳感器控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院 幾乎所有物質(zhì)的電阻率都隨本身溫度的變 化而變化-熱電阻效應(yīng)。 根據(jù)電阻和溫度之間的函數(shù)關(guān)系，可以將溫度變化量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電參量，從而實現(xiàn)溫度的電測量。 利用這一原理制成的溫度敏感元件稱為熱電阻。 熱電阻材料可分為金

2、屬熱電阻和半導(dǎo)體熱 電阻。控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院1 1、材料：要求有大的、穩(wěn)定的溫度系數(shù)，、材料：要求有大的、穩(wěn)定的溫度系數(shù)， 大，線性好，性能穩(wěn)定，便于生產(chǎn)大，線性好，性能穩(wěn)定，便于生產(chǎn) （銅、鉑、鎳）。（銅、鉑、鎳）。2 2、特點：測溫精度較高，范圍廣（、特點：測溫精度較高，范圍廣（-200-200 600 6000 0 C C），穩(wěn)定性、重復(fù)性好。但），穩(wěn)定性、重復(fù)性好。但 熱慣性大，靈敏度低。熱慣性大，靈敏度低。3 3、結(jié)構(gòu)：熱電阻是由電阻體、絕緣套管和接、結(jié)構(gòu)：熱電阻是由電阻體、絕緣套管和接 線盒等主要部件組成的，電阻絲是線盒等主要部

3、件組成的，電阻絲是 熱電阻的熱電阻的 最主要部分。最主要部分?？刂瓶茖W(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院4 4、阻值、阻值1 1）鉑電阻）鉑電阻 阻值與溫度的函數(shù)關(guān)系為阻值與溫度的函數(shù)關(guān)系為: :其中：其中：A, B, C A, B, C 為常數(shù)為常數(shù)41227131022. 410847. 51096847. 3CCCBCA控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院特點：精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠。特點：精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠。 測溫范圍廣。測溫范圍廣。我國分度：我國分度： 結(jié)構(gòu)：用很細(xì)的鉑絲繞在云母片制成的平結(jié)構(gòu)：用很細(xì)的鉑絲繞在云母片制成的平 板性支架上，鉑絲繞組的出線端與板性支架上，鉑絲繞組的

4、出線端與 銀絲引出線相焊，并穿上瓷套管加銀絲引出線相焊，并穿上瓷套管加 以絕緣和保護(hù)。以絕緣和保護(hù)。微型鉑電阻微型鉑電阻: : 特點是體積小，熱慣性小氣特點是體積小，熱慣性小氣 密性好密性好控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院2 2）銅電阻）銅電阻適用范圍：適用范圍：-50-501501500 0C ,C ,精度要求不高的場合精度要求不高的場合優(yōu)點：優(yōu)點：銅的電阻與溫度呈線性關(guān)系銅的電阻與溫度呈線性關(guān)系電阻溫度系數(shù)高電阻溫度系數(shù)高易提純，價格便宜易提純，價格便宜缺點：機械強度不高、易氧化等缺點：機械強度不高、易氧化等, , 溫度范圍小。溫度范圍小。控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院阻值與溫度

5、的函數(shù)關(guān)系為阻值與溫度的函數(shù)關(guān)系為: : .25.25.28.281010-3 -3 / /0 0C C 分度號分度號: : WZG WZG型（常用銅熱電阻）型（常用銅熱電阻）3 3）其它金屬熱電阻：）其它金屬熱電阻： 銦電阻，錳電阻，碳電阻銦電阻，錳電阻，碳電阻)1 (0tRRt控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院5 5、測溫電路：、測溫電路： 用電橋作為傳感器的測量電路，在進(jìn)行用電橋作為傳感器的測量電路，在進(jìn)行溫度測量時特點是精度高，適于測低溫。溫度測量時特點是精度高，適于測低溫。 熱電阻的三線制：工業(yè)上用的鉑電阻的熱電阻的三線制：工業(yè)上用的鉑電阻的引線為三根，目的是消除連接線電阻的影引線

6、為三根，目的是消除連接線電阻的影響。響。R2RtR4RtR1tAt控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來引出電阻信號的方式叫二線制：這種引線方法很簡單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r整個電路的電阻為熱電阻的電阻值加上兩段導(dǎo)線電阻的電阻值測量誤差大，r大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合 二線制接法控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，兩個導(dǎo)線分別接在電橋的兩個橋背上，另一根線接在電橋的電源上，消除了引線電阻的誤差。

7、可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的最常用的引線電阻 控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院四線制：在熱電阻的根部兩端各連接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉(zhuǎn)換成電壓信號U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表?？梢娺@種引線方式可完全消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。一般用在實驗室 控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院圖所示為用電位差計精密測量熱電阻值的四線制線路，電源E向標(biāo)準(zhǔn)電阻及Rh、熱電阻只Rt(經(jīng)端頭a和c)、調(diào)節(jié)電阻只Rr和電流表回路供電。調(diào)節(jié)只Rr可使回路電流I調(diào)整到熱電阻的規(guī)定值(常用3-4mA)，與接線端子a和c相接的導(dǎo)線和引

8、線是熱電阻的電流測量線，與接線端于b和d相接的導(dǎo)線和引線是熱電阻的電位測量線，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)K先后可將標(biāo)準(zhǔn)電阻RH和熱電阻Rt上的電壓降UH和Ut測量出來，由利用電位差計平衡讀數(shù)時，電位差計不取電流，熱電阻的電位測量續(xù)沒有電流通過所以熱電阻引線和連接導(dǎo)線的電阻無論怎樣變化也不會影響熱電阻Rt的測量，因而完爭消除引線電阻變化對測溫精度的影響?？刂瓶茖W(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院試驗直流電位差計試驗直流電位差計工作電流回路標(biāo)準(zhǔn)回路RP1 S nRnI=En I=En/RnRP3 S XEx=RhI Ex=RhEn/Rn控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院 半導(dǎo)體熱敏電阻的材料是一種由錳、鎳、銅、半導(dǎo)

9、體熱敏電阻的材料是一種由錳、鎳、銅、鐵等金屬氧化物按一定比例混合燒結(jié)而成的半鐵等金屬氧化物按一定比例混合燒結(jié)而成的半導(dǎo)體，它具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)，隨溫度上升導(dǎo)體，它具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)，隨溫度上升而阻值下降。而阻值下降。 RT熱敏電阻傳感器熱敏電阻傳感器控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院1）分類：）分類：直熱式：由金屬氧化物粉料（半導(dǎo)體）按直熱式：由金屬氧化物粉料（半導(dǎo)體）按 一定比例擠壓成型。一定比例擠壓成型。旁熱式：除半導(dǎo)體外還有金屬絲繞制的加熱旁熱式：除半導(dǎo)體外還有金屬絲繞制的加熱 器。器。2）特點：）特點： 非線性：非線性：R與與T呈指數(shù)關(guān)系呈指數(shù)關(guān)系 002981)273(125)

10、(0CteRRTttV與與I的變化不服從歐姆定律的變化不服從歐姆定律熱敏電阻傳感器熱敏電阻傳感器控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院穩(wěn)定性差，一致性差（同一型號差穩(wěn)定性差，一致性差（同一型號差35%）靈敏度高（靈敏度高（可測量可測量0.001 0.001 0.0050.005度的微小變化）度的微小變化）熱慣性小，結(jié)構(gòu)簡單，使用廣泛。熱慣性小，結(jié)構(gòu)簡單，使用廣泛。本身電阻止在本身電阻止在3 3700700, , 可用于遠(yuǎn)距離可用于遠(yuǎn)距離 測量，在測量，在-50-50350350度范圍內(nèi)度范圍內(nèi), , 線性度好線性度好熱敏電阻傳感器熱敏電阻傳感器控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院3）溫度特性：）

11、溫度特性：NTC：具有負(fù)溫度系數(shù)，阻：具有負(fù)溫度系數(shù)，阻 值隨溫度升高而下降，值隨溫度升高而下降， 一般一般-50-503003000 0C CPTC：具有正溫度系數(shù)，阻：具有正溫度系數(shù)，阻值值 隨溫度升高而升高隨溫度升高而升高熱敏電阻傳感器熱敏電阻傳感器控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院熱敏傳感器熱敏傳感器熱敏電阻傳感器熱敏電阻傳感器NTCNTC與與PTCPTC均有突變型與緩變型，但均有突變型與緩變型，但NTCNTC以緩變型以緩變型多，多， PTCPTC以突變型多。以突變型多。電阻溫度系數(shù)大：電阻溫度系數(shù)大： NTC -2-6%/0CNTC -2-6%/0C PTC 1-10%/0C PT

12、C 1-10%/0C控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院熱敏電阻傳感器熱敏電阻傳感器控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院片式負(fù)溫度系片式負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻數(shù)熱敏電阻BN系列珠狀系列珠狀NTC熱敏電阻器熱敏電阻器GN系列玻殼系列玻殼型型NTC熱敏電熱敏電阻器阻器PN系列功率系列功率型型NTC熱敏熱敏電阻器電阻器SN系列溫度傳感器系列溫度傳感器控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院產(chǎn)品產(chǎn)品熱敏電阻傳感器熱敏電阻傳感器控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院溫控器溫控器汽車發(fā)動機傳感器汽車發(fā)動機傳感器水溫感應(yīng)塞水溫感應(yīng)塞還廣泛應(yīng)用于空調(diào)、暖氣、電子體溫計等還廣泛應(yīng)用于空調(diào)、暖氣、電子體溫計等熱敏傳感器應(yīng)用熱敏傳感器應(yīng)用控制科學(xué)與工程學(xué)院控制科學(xué)與工程學(xué)院生產(chǎn)中所用的自動車床、電熱烘箱、球磨機等連續(xù)運轉(zhuǎn)的機電設(shè)備，以及其它無人值守的設(shè)備， 因為電機過熱或溫控器失靈造成的事故時有發(fā)生，需要采取相應(yīng)的保安措施。PTC熱敏電阻過熱保護(hù)電路能夠方便、有效地預(yù)防上述事故的發(fā)生 。電機過熱保：由PTC熱敏電阻和施密特電路構(gòu)成的控制電路。圖中，RT1、RT2、RT3為三只特性一致的階躍型PTC熱敏電阻器，它們分別埋設(shè)在電機定子的繞組里。 正