冰箱溫度檢測熱電阻熱敏電阻

1、關(guān)于冰箱溫度的檢測熱電阻熱敏電阻第1頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四任務(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(jī)等，都要對溫度進(jìn)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(jìn)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。10/5/20222第2頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四1.1 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(diǎn)：信號可以

2、遠(yuǎn)傳、靈敏度高、無參比溫度。金屬熱電阻穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高，可作為基準(zhǔn)儀表。缺點(diǎn)：電源激勵、自熱現(xiàn)象，影響精度。第3頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四1.1.1 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(xué)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第4頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四1. 常用熱電阻(P22頁)鉑熱

3、電阻主要作為標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì)，廣泛應(yīng)用于溫度基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)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50150。 第5頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四 鉑熱電阻 目前最好材料長時間穩(wěn)定的復(fù)現(xiàn)性可達(dá)10-4 K ，是目前測溫復(fù)現(xiàn)性最好的一種溫度計(jì)。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(shí)用溫標(biāo)規(guī)定，作為基準(zhǔn)器的鉑電阻，W（100）1.3925目前技術(shù)水平已達(dá)到W（100）1.3930，相當(dāng)于99.9995%工業(yè)用鉑電阻的純度W（100）為1.3871.390。 第6頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)

4、34分，星期四 鉑絲的電阻值與溫度之間的關(guān)系，即特性方程如下:當(dāng)溫度 t 在0 t 650時： 國內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻，W（100）1.391，R0分為10和100兩種，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(dāng)溫度t 在200 t 0時：第7頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四 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：50150優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)：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

5、，所以銅電阻的體積較大。第8頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四銅電阻的阻值與溫度之間的關(guān)系為工業(yè)上使用的標(biāo)準(zhǔn)化銅熱電阻的R0按國內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計(jì)取50和100兩種，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(4.254.28)10-3/. 銅熱電阻第9頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四P23頁 第三種電阻鎳熱電阻應(yīng)用：測溫范圍，-100+300。優(yōu)點(diǎn)：電阻溫度系數(shù)高，電阻率大。缺點(diǎn)：易于氧化，化學(xué)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。第10頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分

6、，星期四2. 熱電阻的結(jié)構(gòu)普通工業(yè)用熱電阻式溫度傳感器第11頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四熱電阻的結(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(hù)膜；10引線端第12頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四熱電阻結(jié)構(gòu)第13頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四小型鉑熱電阻第14頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四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第15頁，共

7、55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四3 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(diǎn)：熱敏電阻的溫度系數(shù)比金屬大（49倍） 電阻率大，體積小，熱慣性小，適于測量點(diǎn)溫、表面溫度及快速變化的溫度。 結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)械性能好。缺點(diǎn)：線性度較差，復(fù)現(xiàn)性和互換性較差。第16頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四1. 熱敏電阻特點(diǎn)與類型正溫度系數(shù)(PTC)負(fù)溫度系數(shù)(NTC) 臨界溫度系數(shù)(CTR)熱敏電阻典型特性 第17頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四 PTC熱敏電阻正溫度系數(shù)

8、鈦酸鋇摻合稀土元素?zé)Y(jié)而成 用途： 各種電器設(shè)備的過熱保護(hù)， 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) 熱敏電阻分類第18頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四熱敏電阻分類NTC熱敏電阻很高的負(fù)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(diǎn)溫、表面溫度、溫差、溫場等測量 自動控制及電子線路的熱補(bǔ)償線路第19頁

9、，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四2. 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(dá)到小型化與超小型化。第20頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四熱敏電阻的結(jié)構(gòu)形式 第21頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四熱敏電阻外形 MF12型 NTC熱敏電阻聚脂塑料封裝熱敏電阻第22頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四其他形式的熱敏電阻 玻璃封裝NTC熱敏電阻MF58 型熱敏電阻第23頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，

10、星期四其他形式的熱敏電阻 帶安裝孔的熱敏電阻大功率PTC熱敏電阻第24頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四其他形式的熱敏電阻 貼片式NTC熱敏電阻第25頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四其他形式的熱敏電阻 MF58型（珠形）高精度負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻MF5A-3型熱敏電阻第26頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四非標(biāo)熱敏電阻第27頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四3. 熱敏電阻的主要特性 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(

11、 )； 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20006000K， 其大小取決于熱敏電阻的材料。第28頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四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(jì)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: 第29頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四 B和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)

12、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第30頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四 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(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(fù)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

13、散熱條件?？捎盟鼇頊y量流體速度和介質(zhì)密度。第31頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四4. 熱敏電阻的主要參數(shù) 標(biāo)稱電阻值RH : 在環(huán)境溫度為250.2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。 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)：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；第32頁，共55頁，

14、2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四(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) 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T= 0.63 (TT0) 時所需的時間。 (8) 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(shí)際使用時，熱敏電阻所消耗的功率不得超過額定功率。 第33頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四5. 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

15、與溫度系數(shù)小的電阻進(jìn)行串并聯(lián)，使其等效電阻在一定溫度范圍內(nèi)是線性的。第34頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四1.1.3 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(diǎn)：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(bǔ)償、流速測量、液面指示等。 第35頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四1. 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(dá)3.4K，甚至更低，1K左右。高溫端可測到1000。溫度測量

16、的特點(diǎn)：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。第36頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四兩線制這種引線方式簡單、費(fèi)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/R10-3時，誤差才可忽略第37頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四三線制 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(jì)，R1 ，R2 ，R3固定電阻，R a零位調(diào)節(jié)電阻，

17、 R t 熱電阻第38頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四四線制接法 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)零電位器第39頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四四線制實(shí)驗(yàn)室用，高精度測量四根導(dǎo)線引到現(xiàn)場溫度計(jì)。當(dāng)壓表測量電流很小時，可完全消除引線電阻影響。 恒流源供電第40頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四鉑測溫電阻傳感器 鉑測溫電阻缺點(diǎn)：響應(yīng)速度慢、容易破損、 難于測定狹窄位置的溫度。現(xiàn)逐漸使用能大幅度改善上述缺點(diǎn)的極細(xì)型鎧裝鉑測溫電阻，因而使應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。主要應(yīng)用：鋼鐵、石油

18、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 。第41頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四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(shí)際應(yīng)用中有恒溫或溫度補(bǔ)償裝置?？蓽y到133.32210-5Pa。（b）可檢測管內(nèi)氣體介質(zhì)成分比例變化、熱風(fēng)流速變化第42頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四2. 半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器 溫度測量 溫度控制 溫度補(bǔ)償 流量測量第43頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34

19、分，星期四 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(dāng)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(diǎn)溫計(jì)第44頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四 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(shí)際溫度低時， R t 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(dāng)實(shí)際溫度達(dá)到要求控制的溫度時，由于R t（NTC型）的阻值降低，使VTl的be電壓過低 ( 0.6

20、V) , 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(dá)到控制溫度的目的。加熱指示燈第45頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四 溫度補(bǔ)償儀表中的電阻溫度補(bǔ)償電路 金屬一般具有正的溫度系數(shù)，采用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻進(jìn)行補(bǔ)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)非線性第46頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四(4) 流量測量熱式質(zhì)量流量計(jì)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。第47頁，共55頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)34分，星期四非接觸式對稱結(jié)構(gòu)的熱式流量計(jì)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)零電阻；5電表原理：加熱器、測溫電阻安裝在小口徑金屬管壁外，兩個測溫電阻接電橋輸出。管內(nèi)流體靜止時，調(diào)節(jié)電橋平衡。當(dāng)有流體流過時形成變化溫度場，測溫電阻變化，電橋不平衡電壓輸出，正比于溫差T，由此測出質(zhì)量。應(yīng)用：熱式流量計(jì)適用于微小流量測量。需測大流量時，要作分流。結(jié)構(gòu)簡單，壓力損失小，非接觸測量。缺點(diǎn)靈敏度低