第九章熱電式傳感器

1、電阻等變化材料與溫度有關(guān) 的物理特性第九章：熱電式傳感器第九章：熱電式傳感器 溫度量電量9-1熱電阻熱電阻 溫度 熱敏電阻熱電阻半導(dǎo)體純金屬一，熱電阻熱電阻材料，應(yīng)滿足條件：（2）電阻溫度系數(shù)較大，即（4）在測量范圍內(nèi)，材料的物理，化學(xué)性能穩(wěn)定。（3）具有良好的單值性、復(fù)現(xiàn)性、復(fù)制性好。（1）具有較大電阻率，即: 常用材料：鉑，銅，鎳。1,鉑電阻（1）材料性能：鉑易于提純，性能非常穩(wěn)定，耐氧化、熔化溫度高(1772C)、復(fù)現(xiàn)性好，電阻率高，溫度范圍寬、體積小，而溫度系數(shù)較小。（常作為溫度基準）（2）結(jié)構(gòu)：感溫元件（電阻絲絕緣骨架）、瓷套管、保護套管鉑電阻絲：0.050.07mm；（3）溫度電阻

2、關(guān)系：一般工業(yè)用標(biāo)準鉑電阻（4）分度號與分度表：Pt50：Pt100：10. 010005. 05000RR將 與溫度t的相應(yīng)關(guān)系統(tǒng)一制成表格，稱為鉑電阻的分度分度表。表。Rt)100(1()1 (32020ttCBtAtRRBtAtRRtt0650 C2000 CA=3.9684103 （1/）B=5.847107 （1/2）C=4.221012 （1/4）鉑電阻的精度與鉑的純度有關(guān)，用電阻比表示：0100)100(RRWR100水沸點100時電阻值 R0水冰點0時電阻值標(biāo)準器鉑電阻 w(100)1.3925工業(yè)用鉑電阻 w(100)=1.391w(100)=1.3930,鉑純度為99.99

3、95%；（5）純度：熱電阻的純度與溫度系數(shù)的關(guān)系：1001)100(0100RRWw(100)=1.3910,鉑純度為99.99%。（6）精度：200 0 ： 0 100 ：100 650 ：t%5 . 05 . 01 2，銅電阻：工業(yè)用，測-50150，線性好，靈敏度高，價格便宜。 數(shù)學(xué)模型：)1 (0tRRt國內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計標(biāo)準銅電阻1 . 010005. 0500R 分度號為Cu50和Cu100，其W(100)1.428熱電阻阻值較小引線電阻不能忽視。誤差：5050：5 . 0 50150：t 1）（/1028. 425. 43注意二、熱電阻接線1、內(nèi)引線：由熱電阻感溫元件至接線端子的連接導(dǎo)

4、線RtRtRtABABABBBA2、測量電路：二線制三線制四線制熱電阻的測量電路可以分為二個基本類型：橋式電路電位差計312,RRRRRRRRLtbaL這樣：（1）平衡電橋：二線制接法：R1,R2為已知電阻，R3為可調(diào)電阻，Rt為熱電阻。通過調(diào)節(jié)R3，直到電橋平衡，則：312321,RRRRRRRRxx或若不考慮引線電阻，則RxRt。若考慮引線電阻，引線誤差三線制接法：321321,)()(RRRRRRRRRRRRtbaabt消除了內(nèi)引線電阻誤差（1）平衡電橋（續(xù)）：四線制接法：（1）平衡電橋（續(xù)）：ARBRRRARRBRRtt321321)()(BRARRRBRRARRtt321321)()

5、(233RRRt電位差計線路Rw調(diào)工作電流，由圖IRURUNNttTRUURNNtt溫度則由分度表9-2熱敏電阻 熱敏電阻的材料：錳、鈷、銅、鐵、鋅等的氧化物的混合物。1，靈敏度高2，體積小3，性能穩(wěn)定主要缺點：RT呈非線性，元件的互換性較差。主要特點：4，制作簡單5，便于遠距離控制一，熱電特性 圖9-2基本特性分類：3、負溫度系數(shù)型（NTC）；1、正溫度系數(shù)型（PTC）2、臨界溫度系數(shù)型（CTR）按基本性能分為三類： NTC型，負溫度系數(shù)：適用于-100300作溫度開關(guān)臨界溫度系數(shù)：型正溫度系數(shù)：適用于型,300100,CTRCPTCNTC在低于450時，有經(jīng)驗公式：eRRTTBT）（011

6、0式中通常指零度或室溫）熱力學(xué)溫度（絕對溫度熱敏電阻材料常數(shù)0TTB15.273 tT若已知TRRTT，和，00則可計算 ：）（）（）（）（tRRRRtTTBTT000027312731lnln11lnNTC電阻溫度系數(shù) TRRBdTdaTT21負電阻溫度系數(shù) 二，NTC伏安特性： 圖9-3 在穩(wěn)定工作狀態(tài)（熱平衡）下，U=f(I)關(guān)系。)11(exp00TTBIRIRUTT討論：1、Oa段：遵守歐姆定律，用做測溫。 2、bc段：I溫度負阻特性U dTdRRTT1 三，NTC主要參數(shù)：1, 標(biāo)稱電阻值RH 2，電阻溫度系數(shù) 3，耗散系數(shù) 4，熱容C 5，能量靈敏度 6，時間常數(shù) 熱敏電阻在25

7、時的阻值。TPHdTdQC pRG HC 四，NTC應(yīng)用： 1，溫度測量應(yīng)用2，流量測量應(yīng)用 *五、正電阻溫度系數(shù)電阻溫度特性正電阻溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻溫度特性：)(exp00TTBRRpTT材料常數(shù)討論1、在工作區(qū)的兩端，靈敏度很低；2、TTc后，電阻值隨溫度按指數(shù)規(guī)律迅速增大。3、TTRmax后，電阻值即不再增大。正電阻溫度系數(shù)熱敏電阻伏安特性：討論1、起始端為直線，滿足歐姆定律；2、當(dāng)電壓增加至Um，存在一個最大電流Im；3、當(dāng)電壓繼續(xù)增加，由于溫度升高，電流反而減小，曲線斜率開始由正變負。PTC熱敏電阻的應(yīng)用：陶瓷PTC發(fā)熱元件： PTC 有自動控溫功能， 耐老化，壽命長，與傳統(tǒng)發(fā)熱絲相比更高效，更安全。 PTC元件在低壓（6-36伏）和高壓（100-240伏）下都能正常使用。 低壓PTC元件適用于各類低電壓加熱器，儀器低溫補償，汽車等輔助加熱器。 高壓PTC元件適用于電氣設(shè)備的