new第5次講稿-熱電阻溫度計課件

§2-4熱電阻溫度計

ResistanceThermometer

常用熱電阻種類熱電阻的結構半導體熱敏電阻熱電阻測溫原理§2-4熱電阻溫度計

Resistance1一、熱電阻測溫原理及特點

用熱電偶測量500℃以下溫度時，熱電勢小，測量精度低；且使用中經常需要進行冷端溫度補償。故工業(yè)上在測低溫時通常采用熱電阻溫度計，其測溫范圍為－200～500℃。一、熱電阻測溫原理及特點用熱電偶測量500℃以下溫度時，熱2

取一只100W/220V燈泡，用萬用表測量其電阻值，可以發(fā)現其冷態(tài)阻值只有幾十歐姆，而計算得到的額定熱態(tài)電阻值應為484。

溫度升高，金屬內部原子晶格的振動加劇，從而使金屬內部的自由電子通過金屬導體時的阻礙增大，宏觀上表現出電阻率變大，電阻值增加。取一只100W/220V燈泡，用萬用表3優(yōu)點：1）輸出信號大、測溫精度高；2）電阻信號便于遠傳；3）無需冷端補償；4）可以實現多點切換測量。1、熱電阻測溫特點

優(yōu)點：1、熱電阻測溫特點4缺點：1）感溫部分體積大，熱慣性大；2）不能測取某一點的溫度，只能測量一個區(qū)域的平均溫度；3）在使用時需要外供電源；4）連接導線電阻易受環(huán)境溫度影響而產生測量誤差。缺點：5熱電阻溫度計的組成：熱電阻（電阻體、絕緣管和保護套管）連接導線顯示儀表2、熱電阻測溫原理熱電阻溫度計的組成：2、熱電阻測溫原理6測溫原理金屬導體或半導體:

電阻值R=f(溫度t)電阻溫度系數（α）

——溫度變化1℃時，導體電阻值的相對變化量，單位為1/℃。測溫原理7

α↑→靈敏度↑。金屬導體:t↑→Rt↑，∴α為正值；而半導體:t↑→Rt↓，∴α為負值。金屬純度↑→α↑。有些合金材料，如錳銅α→0。α↑→靈敏度↑。8常用熱電阻材料的電阻與溫度關系

常用熱電阻材料的電阻與溫度關系9根據感溫元件的材質可分為金屬導體和半導體兩大類。金屬熱電阻目前大量使用的有鉑、銅和鎳三種。按準確度等級可分為標準電阻溫度計和工業(yè)電阻溫度計。

二、常用熱電阻種類根據感溫元件的材質可分為金屬導體和半導體兩大類。金屬熱電阻目10熱電阻材料要求：（1）物理及化學性質穩(wěn)定；（2）電阻溫度系數大；（3）電阻率大；（4）電阻值與溫度近似為線性關系；（5）復現性好；（6）價格便宜。

熱電阻材料要求：11特點：穩(wěn)定性好、精確度高、性能可靠。ITS－90規(guī)定以鉑電阻溫度計作為13.8033K～961.78℃溫域的標準內插儀器（1）鉑熱電阻（Pt）特點：穩(wěn)定性好、精確度高、性能可靠。（1）鉑熱電阻（Pt）12鉑的電阻值與溫度的關系在－200～0℃范圍內：在0～850℃范圍內：

鉑電阻的純度通常用R100/R0表示。鉑電阻的分度號:Pt10、Pt100、Pt50Pt10—表示鉑電阻在0℃時的電阻值為R0＝10Ω

鉑的電阻值與溫度的關系鉑電阻的純度通常用R100/R0表示13學習查“鉑熱電阻分度表”鉑熱電阻分度表

學習查“鉑熱電阻分度表”鉑熱電阻分度表14銅電阻與溫度的關系在－50～＋150℃范圍內：在0～100℃范圍內，電阻溫度關系是線性的：

Rt=R0(1+αt)

式中，α＝(4.25~4.28)×10－3/℃,（2）銅熱電阻（Cu）銅電阻與溫度的關系（2）銅熱電阻（Cu）15優(yōu)點：R-t關系近似線性；α較大；材料易提純；價格便宜，互換性好。缺點：電阻率較小，為保持一定阻值需要細而長的銅絲，使體積↑熱慣性↑；測溫上限低，因為銅在100℃以上易氧化且抗腐蝕性差。銅電阻的分度號Cu50和Cu100

優(yōu)點：R-t關系近似線性；α較大；材料易提純；價格便宜，互換16特點：電阻溫度系數大，靈敏度高。測溫范圍是－60～＋180℃，主要用于較低溫域。鎳電阻的分度號有Ni100、Ni300和Ni500（3）鎳熱電阻（Ni）特點：電阻溫度系數大，靈敏度高。（3）鎳熱電阻（Ni）17熱電阻的主要技術性能

熱電阻的主要技術性能18例：用分度號Cu100的銅電阻溫度計測得發(fā)電機冷卻水溫度為56℃，但檢定時確知銅熱電阻的R0＝100.8Ω，電阻溫度系數α’＝4.29×10-3/℃，試求冷卻水的實際溫度。例：用分度號Cu100的銅電阻溫度計測得發(fā)電機冷卻水溫度為519解：測溫時顯示儀表按R0=100Ω,

α＝4.28×10-3/℃分度的，

Rt=R0(1+αt)，故100×(1十0.00428×56)=100.8×(1十0.00429×t)由此求得冷卻水實際溫度t=53.6℃。解：測溫時顯示儀表按R0=100Ω,20三、熱電阻的結構

（1）普通熱電阻

三、熱電阻的結構（1）普通熱電阻21new第5次講稿-熱電阻溫度計課件22（2）鎧裝熱電阻

（2）鎧裝熱電阻23薄膜型及普通型鉑熱電阻薄膜型及普通型鉑熱電阻24小型鉑熱電阻小型鉑熱電阻25防爆型鉑熱電阻防爆型鉑熱電阻26汽車用水溫傳感器及水溫表銅熱電阻汽車用水溫傳感器及水溫表銅熱電阻27鉑電阻溫度顯示、變送器鉑電阻溫度顯示、變送器28☆熱電阻的接線方法：引出線—由熱電阻體至接線端子的連接導線☆熱電阻的接線方法：29new第5次講稿-熱電阻溫度計課件30new第5次講稿-熱電阻溫度計課件31平衡狀態(tài)下：IA×RA-IB×RB＝0It×Rt-ID×RD＝0∵IA＝IB＝It＝ID∴電橋安裝在儀表室內的，而熱電阻Rt安裝在被測對象中，距儀表室有一定的距離，由于兩根導線電阻Ra及Rb在一個橋臂內，銅導線電阻受溫度影響較大，在熱電阻沒有任何變化時，導線電阻變化會使得平衡電阻RD相應移動，標尺上的讀數改變。移動滑線電阻RD，檢流計指針指零，表示電橋平衡由于RA／RB一定，故移動RD的電阻值不斷平衡，可通過RD電阻刻度或溫度刻度讀取溫度變化。二線制連接法（惠斯登電橋）平衡狀態(tài)下：電橋安裝在儀表室內的，而熱電阻Rt安裝在被測對象32平衡狀態(tài)下，考慮Ra、

Rc和RbRt+Rc＝（RA+Ra）RD/RB注意：平衡時Ib＝0導線電阻Ra及Rb分別在相鄰橋臂RA及RD中，另一導線電阻接到導線的輸出端。如果RA＝RD，則環(huán)境溫度變化及電阻自身發(fā)熱引起導線電阻Ra及Rb的變化基本相等，對電橋平衡影響極小。三線制連接法（卡侖達爾電橋）平衡狀態(tài)下，考慮Ra、Rc和Rb導線電阻Ra及Rb分別在相33（1）兩線制存在引出線電阻隨溫度變化產生的附加誤差；（2）三線制可以消除引出線電阻的影響；工業(yè)上多采用。（3）四線制不僅可消除引出線電阻的影響，還可消除連接導線間接觸電阻及其阻值變化的影響。多用于標準鉑熱電阻的引出線上。（1）兩線制34熱電阻在使用中的注意事項：為減小環(huán)境溫度對線路電阻的影響，工業(yè)上常采用三線制連接，也可以采用四線制連接。熱電阻引入顯示儀表的線路電阻必須符合規(guī)定值，否則將產生系統(tǒng)誤差。熱電阻工作電流應小于規(guī)定值，否則因過大電流造成自熱效應，產生附加誤差。熱電阻分度號必須與顯示儀表調校時分度號相向。熱電阻在使用中的注意事項：35四、半導體熱敏電阻

（SemiconductorHeat-sensitiveResistance）

工作原理：是利用半導體材料的電阻隨溫度顯著變化這一特性制成的感溫元件。由某些金屬氧化物按一定的配方比例壓制燒結而成。四、半導體熱敏電阻

（SemiconductorHeat36負溫度系數(NTC)熱敏電阻（阻值隨溫度升高而顯著減少）采用MnO2、Mn(NO3)4、CuO、Cu(NO3)2等化合物制造；正溫度系數(PTC)熱敏電阻采用NiO2、ZrO2等化合物制造；臨界溫度(CTR)熱敏電阻當溫度超過某一數值后，電阻會急劇增加或減少。熱敏熱電阻溫度特性負溫度系數(NTC)熱敏電阻（阻值隨溫度升高而顯著減少）熱敏37電阻與溫度的關系（非線性的）：

T為熱力學溫度；e＝2.71828；A、B為常數。在溫度T0時的電阻值為兩式整理得:電阻與溫度的關系（非線性的）：T為熱力學溫度；e＝2.738[例]已知某半導體熱敏電阻在20℃時的阻值為100Ω，其電阻與溫度斜率為dR/dt=－5.0Ω/K。試求：該熱敏電阻在50℃時的阻值。[提示]利用公式[例]已知某半導體熱敏電阻在20℃時的阻值為100Ω，其電39[解]

代入已知數據，即可求得A和B的值A=0.000043092(Ω);B=4296.8(K)再利用公式求得，RT在50℃(即50＋273.15K)時的阻值為25.64Ω。[解]40優(yōu)點：1）電阻溫度系數大，靈敏度高；2）電阻率很大，體積可做的很小，熱慣性小，響應快,可用來測量點的溫度。

3）電阻值很大，連接導線電阻變化的影響可忽略；缺點：

1）同一型號的熱敏電阻的電阻溫度特性分散性很大，互換性差；2）電阻溫度關系不穩(wěn)定，隨時間而變,需及時標定。優(yōu)點：41半導體熱敏電阻的結構圖：

a：珠形熱敏電阻；b：涂敷玻璃的熱敏電阻1：電阻（金屬氧化物燒結體）；2：引出線（鉑絲）；3：玻璃；4：杜美絲c:帶玻璃保護套管的熱敏電阻1：金屬氧化物燒結體；2：鉑絲；5：玻璃管半導體熱敏電阻的結構圖：a：珠形熱敏電阻；b：涂敷玻璃的熱42熱敏電阻的外形、結構及符號a）圓片型熱敏電阻b）柱型熱敏電阻c）珠型熱敏電阻d）鎧裝型e）厚膜型f）圖形符號1—熱敏電阻2—玻璃外殼3—引出線4—紫銅外殼5—傳熱安裝孔

熱敏電阻的外形、結構及符號a）圓片型熱敏電阻b）43熱敏電阻外形

MF12型NTC熱敏電阻聚脂塑料封裝熱敏電阻熱敏電阻外形MF12型NTC熱敏電阻聚脂塑44其他形式的熱敏電阻

玻璃封裝NTC熱敏電阻MF58型熱敏電阻其他形式的熱敏電阻玻璃封裝MF58型熱敏電阻45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46其他形式的熱敏電阻（續(xù)）

MF58型（珠形）高精度負溫度系數熱敏電阻MF5A-3型熱敏電阻（參考深圳科蓬達電子有限公司資料）其他形式的熱敏電阻（續(xù)）MF58型（珠形）高精度負47非標熱敏電阻非標熱敏電阻48非標熱敏電阻（續(xù)）

非標熱敏電阻（續(xù)）49非標熱敏電阻（續(xù)）

非標熱敏電阻（續(xù)）50熱敏電阻溫度面板表

熱敏電阻

LCD熱敏電阻溫度面板表熱敏電阻LCD51熱敏電阻體溫表

熱敏電阻體溫表52熱敏電阻用于CPU的溫度測量

（參考小熊在線公司資料）熱敏電阻用于CPU的溫度測量（參考小熊在線公司資料）53熱敏電阻用于電熱水器的溫度控制

熱敏電阻用于電熱水器的溫度控制54課外作業(yè)：1、某銅電阻在20℃時的阻值R20=16.28Ω,其電阻溫度系數α0＝4.25×10-3℃-1，求該電阻在100℃時的阻值。2、某測熱電阻阻值的顯示儀表是按初始阻值R0=100Ω、電阻溫度系數α0＝4.28×10-3℃-1分度的；但實際的R0’=98.6Ω、電阻溫度系數α0’＝4.25×10-3℃-1，求儀表示值為164.27℃時的測溫絕對誤差為多少℃。[提示]利用R=R0(1+α0t)課外作業(yè)：1、某銅電阻在20℃時的阻值R20=16.28Ω,55演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！56§2-4熱電阻溫度計

ResistanceThermometer

常用熱電阻種類熱電阻的結構半導體熱敏電阻熱電阻測溫原理§2-4熱電阻溫度計

Resistance57一、熱電阻測溫原理及特點

用熱電偶測量500℃以下溫度時，熱電勢小，測量精度低；且使用中經常需要進行冷端溫度補償。故工業(yè)上在測低溫時通常采用熱電阻溫度計，其測溫范圍為－200～500℃。一、熱電阻測溫原理及特點用熱電偶測量500℃以下溫度時，熱58

取一只100W/220V燈泡，用萬用表測量其電阻值，可以發(fā)現其冷態(tài)阻值只有幾十歐姆，而計算得到的額定熱態(tài)電阻值應為484。

溫度升高，金屬內部原子晶格的振動加劇，從而使金屬內部的自由電子通過金屬導體時的阻礙增大，宏觀上表現出電阻率變大，電阻值增加。取一只100W/220V燈泡，用萬用表59優(yōu)點：1）輸出信號大、測溫精度高；2）電阻信號便于遠傳；3）無需冷端補償；4）可以實現多點切換測量。1、熱電阻測溫特點

優(yōu)點：1、熱電阻測溫特點60缺點：1）感溫部分體積大，熱慣性大；2）不能測取某一點的溫度，只能測量一個區(qū)域的平均溫度；3）在使用時需要外供電源；4）連接導線電阻易受環(huán)境溫度影響而產生測量誤差。缺點：61熱電阻溫度計的組成：熱電阻（電阻體、絕緣管和保護套管）連接導線顯示儀表2、熱電阻測溫原理熱電阻溫度計的組成：2、熱電阻測溫原理62測溫原理金屬導體或半導體:

電阻值R=f(溫度t)電阻溫度系數（α）

——溫度變化1℃時，導體電阻值的相對變化量，單位為1/℃。測溫原理63

α↑→靈敏度↑。金屬導體:t↑→Rt↑，∴α為正值；而半導體:t↑→Rt↓，∴α為負值。金屬純度↑→α↑。有些合金材料，如錳銅α→0。α↑→靈敏度↑。64常用熱電阻材料的電阻與溫度關系

常用熱電阻材料的電阻與溫度關系65根據感溫元件的材質可分為金屬導體和半導體兩大類。金屬熱電阻目前大量使用的有鉑、銅和鎳三種。按準確度等級可分為標準電阻溫度計和工業(yè)電阻溫度計。

二、常用熱電阻種類根據感溫元件的材質可分為金屬導體和半導體兩大類。金屬熱電阻目66熱電阻材料要求：（1）物理及化學性質穩(wěn)定；（2）電阻溫度系數大；（3）電阻率大；（4）電阻值與溫度近似為線性關系；（5）復現性好；（6）價格便宜。

熱電阻材料要求：67特點：穩(wěn)定性好、精確度高、性能可靠。ITS－90規(guī)定以鉑電阻溫度計作為13.8033K～961.78℃溫域的標準內插儀器（1）鉑熱電阻（Pt）特點：穩(wěn)定性好、精確度高、性能可靠。（1）鉑熱電阻（Pt）68鉑的電阻值與溫度的關系在－200～0℃范圍內：在0～850℃范圍內：

鉑電阻的純度通常用R100/R0表示。鉑電阻的分度號:Pt10、Pt100、Pt50Pt10—表示鉑電阻在0℃時的電阻值為R0＝10Ω

鉑的電阻值與溫度的關系鉑電阻的純度通常用R100/R0表示69學習查“鉑熱電阻分度表”鉑熱電阻分度表

學習查“鉑熱電阻分度表”鉑熱電阻分度表70銅電阻與溫度的關系在－50～＋150℃范圍內：在0～100℃范圍內，電阻溫度關系是線性的：

Rt=R0(1+αt)

式中，α＝(4.25~4.28)×10－3/℃,（2）銅熱電阻（Cu）銅電阻與溫度的關系（2）銅熱電阻（Cu）71優(yōu)點：R-t關系近似線性；α較大；材料易提純；價格便宜，互換性好。缺點：電阻率較小，為保持一定阻值需要細而長的銅絲，使體積↑熱慣性↑；測溫上限低，因為銅在100℃以上易氧化且抗腐蝕性差。銅電阻的分度號Cu50和Cu100

優(yōu)點：R-t關系近似線性；α較大；材料易提純；價格便宜，互換72特點：電阻溫度系數大，靈敏度高。測溫范圍是－60～＋180℃，主要用于較低溫域。鎳電阻的分度號有Ni100、Ni300和Ni500（3）鎳熱電阻（Ni）特點：電阻溫度系數大，靈敏度高。（3）鎳熱電阻（Ni）73熱電阻的主要技術性能

熱電阻的主要技術性能74例：用分度號Cu100的銅電阻溫度計測得發(fā)電機冷卻水溫度為56℃，但檢定時確知銅熱電阻的R0＝100.8Ω，電阻溫度系數α’＝4.29×10-3/℃，試求冷卻水的實際溫度。例：用分度號Cu100的銅電阻溫度計測得發(fā)電機冷卻水溫度為575解：測溫時顯示儀表按R0=100Ω,

α＝4.28×10-3/℃分度的，

Rt=R0(1+αt)，故100×(1十0.00428×56)=100.8×(1十0.00429×t)由此求得冷卻水實際溫度t=53.6℃。解：測溫時顯示儀表按R0=100Ω,76三、熱電阻的結構

（1）普通熱電阻

三、熱電阻的結構（1）普通熱電阻77new第5次講稿-熱電阻溫度計課件78（2）鎧裝熱電阻

（2）鎧裝熱電阻79薄膜型及普通型鉑熱電阻薄膜型及普通型鉑熱電阻80小型鉑熱電阻小型鉑熱電阻81防爆型鉑熱電阻防爆型鉑熱電阻82汽車用水溫傳感器及水溫表銅熱電阻汽車用水溫傳感器及水溫表銅熱電阻83鉑電阻溫度顯示、變送器鉑電阻溫度顯示、變送器84☆熱電阻的接線方法：引出線—由熱電阻體至接線端子的連接導線☆熱電阻的接線方法：85new第5次講稿-熱電阻溫度計課件86new第5次講稿-熱電阻溫度計課件87平衡狀態(tài)下：IA×RA-IB×RB＝0It×Rt-ID×RD＝0∵IA＝IB＝It＝ID∴電橋安裝在儀表室內的，而熱電阻Rt安裝在被測對象中，距儀表室有一定的距離，由于兩根導線電阻Ra及Rb在一個橋臂內，銅導線電阻受溫度影響較大，在熱電阻沒有任何變化時，導線電阻變化會使得平衡電阻RD相應移動，標尺上的讀數改變。移動滑線電阻RD，檢流計指針指零，表示電橋平衡由于RA／RB一定，故移動RD的電阻值不斷平衡，可通過RD電阻刻度或溫度刻度讀取溫度變化。二線制連接法（惠斯登電橋）平衡狀態(tài)下：電橋安裝在儀表室內的，而熱電阻Rt安裝在被測對象88平衡狀態(tài)下，考慮Ra、

Rc和RbRt+Rc＝（RA+Ra）RD/RB注意：平衡時Ib＝0導線電阻Ra及Rb分別在相鄰橋臂RA及RD中，另一導線電阻接到導線的輸出端。如果RA＝RD，則環(huán)境溫度變化及電阻自身發(fā)熱引起導線電阻Ra及Rb的變化基本相等，對電橋平衡影響極小。三線制連接法（卡侖達爾電橋）平衡狀態(tài)下，考慮Ra、Rc和Rb導線電阻Ra及Rb分別在相89（1）兩線制存在引出線電阻隨溫度變化產生的附加誤差；（2）三線制可以消除引出線電阻的影響；工業(yè)上多采用。（3）四線制不僅可消除引出線電阻的影響，還可消除連接導線間接觸電阻及其阻值變化的影響。多用于標準鉑熱電阻的引出線上。（1）兩線制90熱電阻在使用中的注意事項：為減小環(huán)境溫度對線路電阻的影響，工業(yè)上常采用三線制連接，也可以采用四線制連接。熱電阻引入顯示儀表的線路電阻必須符合規(guī)定值，否則將產生系統(tǒng)誤差。熱電阻工作電流應小于規(guī)定值，否則因過大電流造成自熱效應，產生附加誤差。熱電阻分度號必須與顯示儀表調校時分度號相向。熱電阻在使用中的注意事項：91四、半導體熱敏電阻

（SemiconductorHeat-sensitiveResistance）

工作原理：是利用半導體材料的電阻隨溫度顯著變化這一特性制成的感溫元件。由某些金屬氧化物按一定的配方比例壓制燒結而成。四、半導體熱敏電阻

（SemiconductorHeat92負溫度系數(NTC)熱敏電阻（阻值隨溫度升高而顯著減少）采用MnO2、Mn(NO3)4、CuO、Cu(NO3)2等化合物制造；正溫度系數(PTC)熱敏電阻采用NiO2、ZrO2等化合物制造；臨界溫度(CTR)熱敏電阻當溫度超過某一數值后，電阻會急劇增加或減少。熱敏熱電阻溫度特性負溫度系數(NTC)熱敏電阻（阻值隨溫度升高而顯著減少）熱敏93電阻與溫度的關系（非線性的）：

T為熱力學溫度；e＝2.71828；A、B為常數。在溫度T0時的電阻值為兩式整理得:電阻與溫度的關系（非線性的）：T為熱力學溫度；e＝2.794[例]已知某半導體熱敏電阻在20℃時的阻值為100Ω，其電阻與溫度斜率為dR/dt=－5.0Ω/K。試求：該熱敏電阻在50℃時的阻值。[提示]利用公式[例]已知某半導體熱敏電阻在20℃時的阻值為100Ω，其電95[解]

代入已知數據，即可求得A和B的值A=0.000043092(Ω);B=4296.8(K)再利用公式求得，RT在50℃(即50＋273.15K)時的阻值為25.64Ω。[解]96優(yōu)點：1）電阻溫度系數大，靈敏度高；2）電阻率很大，體積可做的很小，熱慣性小，響應快,可用來測量點的溫度。

3）電阻值很大，連接導線電阻變化的影響可忽略；缺點：

1）同一型號的熱敏電阻的電阻溫度特性分散性很大，互換性差；2）電阻溫度關系不穩(wěn)定，隨時間而變,需及時標定。優(yōu)點：97半導體熱敏電阻的結構圖：

a：珠形熱敏電阻；b：涂敷玻璃的熱敏電阻1：電阻（金屬氧化物燒結體）；2：引出線（