《热电式传感器》ppt课件

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1、第7章热电式传感器热电偶传感器1.2第7章热电式传感器热电阻传感器7.17.2热电式传感器的应用7.34.4第7章热电式传感器热电式传感器是利用转换元件电磁参量随温度变化的特性，对温度和与温度有关的参量进行检测的装置。其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器；将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，前者简称热电阻，后者简称热敏电阻。第一节热电阻传感器第7章热电式传感器一.热电阻1.热电阻材料的特点热电阻材料必须具有以下特点：(1).高温度系数、高电阻率。这样在同样条件下可加快反应速度，提高灵敏度，减小体积和重量。(2)

2、.化学、物理性能稳定。以保证在使用温度范围内热电阻的测量准确性。(3).良好的输出特性。即必须有线性的或者接近线性的输出。(4).良好的工艺性，以便于批量生产、降低成本。适宜制作热电阻的材料有铂、铜、镍、铁等。第7章热电式传感器2.铂、铜热电阻的特性铂、铜为应用最广的热电阻材料。虽然铁、镍的温度系数和电阻率均比铂、铜要高，但由于存在着不易提纯和非线性严重的缺点，因而用得不多。铂容易提纯，在高温和氧化性介质中化学、物理性能稳定，制成的铂电阻输出－输入特性接近线性，测量精度高。第7章热电式传感器铂电阻阻值与温度变化之间的关系可以近似用下式表示：在0～660℃温度范围内(7-1)在-190～0℃

3、温度范围内(7-2)式中R0、Rt——分别为0℃和t℃的电阻值；A——常数(3.96847×10-3/℃)；B——常数(-5.847×10-7/℃2)；C——常数(-4.22×10-12/℃3)。第7章热电式传感器铜在-50～150℃范围内铜电阻化学、物理性能稳定，输出－输入特性接近线性，价格低廉。铜电阻阻值与温度变化之间的关系可近似表示为：(7-3)式中A——常量(4.28899×10-3/℃)；B——常量(-2.133×10-7/℃2)；C——常量(1.233×10-9/℃3)。当温度高于100℃时易被氧化，因此适用于温度较低和没有浸蚀性的介质中工作。第7章热电式传感器3.其他热

4、电阻⑴.铟电阻适宜在-269～-258℃温度范围内使用，测温精度高，灵敏度是铂电阻的10倍，但是复现性差。⑵.锰电阻适宜在-271～-210℃温度范围内使用，灵敏度高，但是质脆易损坏。⑶.碳电阻适宜在-273～-268.5℃温度范围内使用，热容量小，灵敏度高，价格低廉，操作简便，但是热稳定性较差。第7章热电式传感器二．热敏电阻1.热敏电阻的特点热敏电阻是用半导体材料制成的热敏器件。按物理特性，可分为三类：(1).负温度系数热敏电阻(NTC)；(2).正温度系数热敏电组(PTC)；(3).临界温度系数热敏电阻(CTR)。下面以负温度系数的热敏电阻为例作一下介绍。第7章热电式传感器负

5、温度系数热敏电阻是一种氧化物的复合烧结体，通常用它测量-100～+300℃范围内的温度，与热电阻相比，其特点是：(1).电阻温度系数大，灵敏度高，约为热电阻的10倍。(2).结构简单，体积小，可以测量点温度。(3).电阻率高，热惯性小，适宜动态测量。(4).易于维护和进行远距离控制。(5).制造简单，使用寿命长。缺点是互换性差，非线性严重。第7章热电式传感器图7.1为负温度系数热敏电阻的电阻-温度特性曲线，用如下经验公式描述：(7-4)式中RT——温度为T(K)时的电阻值；A——与热敏电阻的材料和几何尺寸有关的常数；B——热敏电阻常数。2.负温度系数热敏电阻的特性第7章热电式传

6、感器若已知T1和T2时的电阻为RT1和RT2，则可通过公式求取A、B值，即由图7.2可知，①当流过热敏电阻的电流较小时，曲线呈直线状，服从欧姆定律。②当电流增加时，热敏电阻自身温度明显增加，由于负温度系数的关系，阻值下降，于是电压上升速度减慢，出现了非线性。③当电流继续增加时，热敏电阻自身温度上升更快，阻值大幅度下降，其减小速度超过电流增加速度，于是出现电压随电流增加而降低的现象。由于热敏电阻特性的严重非线性，扩大测温范围和提高精度必须进行补偿校正。(7-5)(7-6)第7章热电式传感器解决办法：串联或并联温度系数很小的金属电阻，使热敏电阻阻值在一定范围内呈线性关系。图7-3介绍一

7、种金属电阻与热敏电阻串联以实现非线性校正的方法。只要金属电阻Rx选得合适，在一定温度范围内可得到近似双曲线特性〔图(b)Rs〕，即温度与电阻的倒数成线性关系，从而使温度与电流成线性关系〔图(c)〕。近年来已出现利用微机实现较宽温度范围内线性化校正的方案。第7章热电式传感器3近代热敏电阻的特性(1).近年来研制的玻璃封装热敏电阻具有较好的耐热性、可靠性、频响特性。(2).氧化物热敏电阻的灵敏度都比较高，但只能在低于300