冰箱溫的檢測(cè)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(jī)等，都要對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量。現(xiàn)在的冰箱要求保險(xiǎn)功能越來(lái)越精確，對(duì)溫度控制要求也更高，這就要求我們對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，這里的溫度傳感器要求體積小、重量輕，價(jià)格低，可以選用熱電阻或熱敏電阻作為測(cè)溫傳感器。6/12/20231當(dāng)前第1頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)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(hào)可以遠(yuǎn)傳、靈敏度高、無(wú)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(lì)、自熱現(xiàn)象，影響精度。當(dāng)前第2頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)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(cè)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(jià)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(dāng)前第3頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)1.常用熱電阻(P22頁(yè))鉑熱電阻 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(cè)量精度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合，測(cè)量范圍一般為―50～150℃。當(dāng)前第4頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)⑴鉑熱電阻目前最好材料長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的復(fù)現(xiàn)性可達(dá)10-4K，是目前測(cè)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(guó)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1.387～1.390。當(dāng)前第5頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)

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(shí)：

國(guó)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10Ω和100Ω兩種，分度號(hào)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(shí)：當(dāng)前第6頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)⑵銅熱電阻應(yīng)用：測(cè)量精度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合 測(cè)量范圍：―50～150℃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(jià)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(cè)量和沒(méi)有水分及無(wú)侵蝕性介質(zhì)的溫度測(cè)量。與鉑相比，銅的電阻率低，所以銅電阻的體積較大。當(dāng)前第7頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)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(guó)內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計(jì)取50Ω和100Ω兩種，分度號(hào)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(dāng)前第8頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)P23頁(yè)第三種電阻鎳熱電阻應(yīng)用：測(cè)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。當(dāng)前第9頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)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(dāng)前第10頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)熱電阻的結(jié)構(gòu)電阻絲采用無(wú)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—引線端當(dāng)前第11頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)熱電阻結(jié)構(gòu)當(dāng)前第12頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)小型鉑熱電阻當(dāng)前第13頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)汽車(chē)用水溫傳感器及水溫表銅熱電阻請(qǐng)看汽車(chē)水溫傳感器視頻當(dāng)前第14頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)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（4～9倍）電阻率大，體積小，熱慣性小，適于測(cè)量點(diǎn)溫、表面溫度及快速變化的溫度。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。當(dāng)前第15頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)1.熱敏電阻特點(diǎn)與類(lèi)型正溫度系數(shù)(PTC)負(fù)溫度系數(shù)(NTC)臨界溫度系數(shù)(CTR)熱敏電阻典型特性當(dāng)前第16頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)

PTC熱敏電阻－正溫度系數(shù)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(guò)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(gè)溫度上電阻值急劇變化,具有開(kāi)關(guān)特性。用途：溫度開(kāi)關(guān)

熱敏電阻分類(lèi)當(dāng)前第17頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)熱敏電阻分類(lèi)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(guò)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(cè)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(chǎng)等測(cè)量

自動(dòng)控制及電子線路的熱補(bǔ)償線路當(dāng)前第18頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)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。當(dāng)前第19頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)熱敏電阻的結(jié)構(gòu)形式

當(dāng)前第20頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)熱敏電阻外形

MF12型NTC熱敏電阻聚脂塑料封裝熱敏電阻當(dāng)前第21頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)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(dāng)前第22頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)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(dāng)前第23頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)其他形式的熱敏電阻

貼片式NTC熱敏電阻當(dāng)前第24頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)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型熱敏電阻當(dāng)前第25頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)非標(biāo)熱敏電阻當(dāng)前第26頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)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(duì)溫度T，T0時(shí)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(dāng)前第27頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)若已知兩個(gè)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(shí)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:當(dāng)前第28頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)

B和α值是表征熱敏電阻材料性能的兩個(gè)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(shí)，電阻值的相對(duì)變化量當(dāng)前第29頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)⑵伏安特性在穩(wěn)態(tài)情況下，通過(guò)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(guò)熱敏電阻的電流很小時(shí):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(lái)測(cè)溫。當(dāng)電流增大到一定值時(shí)：流過(guò)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?chē)橘|(zhì)溫度及散熱條件)有關(guān)。當(dāng)電流和周?chē)橘|(zhì)溫度一定時(shí)，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。可用它來(lái)測(cè)量流體速度和介質(zhì)密度。當(dāng)前第30頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)4.熱敏電阻的主要參數(shù)⑴標(biāo)稱(chēng)電阻值RH:在環(huán)境溫度為25±0.2℃時(shí)測(cè)得的電阻值，又稱(chēng)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(gè)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(shí)，電阻值的相對(duì)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?chē)橘|(zhì)的溫度相差1℃時(shí)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(dāng)前第31頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)(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(shí)間常數(shù)τ

溫度為T(mén)0的熱敏電阻突然置于溫度為T(mén)的介質(zhì)中，熱敏電阻的溫度增量ΔT=0.63(T－T0)時(shí)所需的時(shí)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(zhǎng)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(shí)，熱敏電阻所消耗的功率不得超過(guò)額定功率。當(dāng)前第32頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)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(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。當(dāng)前第33頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)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(cè)量特點(diǎn)：精度高、適于測(cè)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(cè)溫、控溫、溫度補(bǔ)償、流速測(cè)量、液面指示等。當(dāng)前第34頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)1.金屬熱電阻傳感器( P26頁(yè))工業(yè)廣泛使用，－200～+500℃范圍溫度測(cè)量。在特殊情況下，測(cè)量的低溫端可達(dá)3.4K，甚至更低，1K左右。高溫端可測(cè)到1000℃。溫度測(cè)量的特點(diǎn)：精度高、適于測(cè)低溫。傳感器的測(cè)量電路：經(jīng)常使用電橋，精度較高的是自動(dòng)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(cè)量誤差，常采用三線制和四線制連接法。當(dāng)前第35頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)兩線制這種引線方式簡(jiǎn)單、費(fèi)用低，但是引線電阻以及引線電阻的變化會(huì)帶來(lái)附加誤差。兩線制適于引線不長(zhǎng)、測(cè)溫精度要求較低的場(chǎng)合。2r/R≤10-3時(shí)，誤差才可忽略當(dāng)前第36頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)三線制

熱電阻測(cè)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(cè)量精度G——檢流計(jì)，R1，R2，R3——固定電阻，Ra——零位調(diào)節(jié)電阻，Rt——熱電阻當(dāng)前第37頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)四線制接法

熱電阻測(cè)溫電橋的四線制接法精密測(cè)量中，采用四線制接法，有效消除線路寄生電勢(shì)。調(diào)零電位器當(dāng)前第38頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)四線制實(shí)驗(yàn)室用，高精度測(cè)量四根導(dǎo)線引到現(xiàn)場(chǎng)溫度計(jì)。當(dāng)壓表測(cè)量電流很小時(shí)，可完全消除引線電阻影響。恒流源供電當(dāng)前第39頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)鉑測(cè)溫電阻傳感器

鉑測(cè)溫電阻缺點(diǎn)：響應(yīng)速度慢、容易破損、難于測(cè)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(cè)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、石油化工的各種工藝過(guò)程；纖維等工業(yè)的熱處理工藝；食品工業(yè)的各種自動(dòng)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(dāng)前第40頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)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(cè)量方法對(duì)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。可測(cè)到133.322×10-5Pa。（b）可檢測(cè)管內(nèi)氣體介質(zhì)成分比例變化、熱風(fēng)流速變化當(dāng)前第41頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)2.半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器⑴溫度測(cè)量⑵溫度控制⑶溫度補(bǔ)償⑷流量測(cè)量當(dāng)前第42頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)⑴溫度測(cè)量

開(kāi)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(cè)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(cè)介質(zhì)后，再將切換開(kāi)關(guān)旋到2處，接通測(cè)量電路，這時(shí)顯示儀表的示值即為被測(cè)介質(zhì)的溫度值。

熱敏電阻點(diǎn)溫計(jì)當(dāng)前第43頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)⑵溫度控制（P26頁(yè)）詳講簡(jiǎn)易溫度控制器由VR設(shè)定動(dòng)作溫度。如下：實(shí)際溫度低時(shí)，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(dāng)實(shí)際溫度達(dá)到要求控制的溫度時(shí)，由于Rt（NTC型）的阻值降低，使VTl的be電壓過(guò)低(<0.6V),VTl截止，相繼VT2截止，繼電器斷開(kāi)，電熱絲斷電而停止加熱。這樣便達(dá)到控制溫度的目的。加熱指示燈當(dāng)前第44頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)⑶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)非線性當(dāng)前第45頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)(4)流量測(cè)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(duì)被測(cè)流體加熱，測(cè)量因流體流動(dòng)造成的溫度場(chǎng)變化，從而測(cè)得流體的質(zhì)量流量。流量方程式：采用恒定功率法，測(cè)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(dāng)前第46頁(yè)\共有51頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)非接觸式對(duì)稱(chēng)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(cè)溫線圈（電阻）；4—調(diào)