热电阻式传感器1

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1、7.3热电阻式传感器7.3.1金属热电阻7.3.2半导体热敏电阻7.3.3热电阻式传感器的应用上一页下一页返回7.3.1金属热电阻热电阻＝电阻体（最主要部分）＋绝缘套管＋接线盒作为热电阻的材料要求：电阻温度系数要大，以提高热电阻的灵敏度；电阻率尽可能大，以便减小电阻体尺寸；热容量要小，以便提高热电阻的响应速度；在测量范围内，应具有稳定的物理和化学性能；电阻与温度的关系最好接近于线性；应有良好的可加工性，且价格便宜。使用最广泛的热电阻材料是铂和铜上一页下一页返回1.常用热电阻⑴铂热电阻主要作为标准电阻温度计，广泛应用于温度基准、标准的传递。⑵铜热电阻测量精度

2、要求不高且温度较低的场合，测量范围一般为―50～150℃。上一页下一页返回⑴铂热电阻目前最好材料长时间稳定的复现性可达10-4K，是目前测温复现性最好的一种温度计。铂电阻的精度与铂的提纯程度有关百度电阻比W（100）越高，表示铂丝纯度越高，国际实用温标规定，作为基准器的铂电阻，W（100）≥1.3925目前技术水平已达到W（100）＝1.3930，工业用铂电阻的纯度W（100）为1.387～1.390。上一页下一页返回铂丝的电阻值与温度之间的关系，即特性方程如下：当温度t在－200℃≤t≤0℃时：当温度t在0℃≤t≤650℃时：国内统一设计的工业用标准铂电

3、阻，W（100）≥1.391，R0分为50Ω和100Ω两种，分度号分别为Pt50和Pt100，其分度表（给出阻值和温度的关系）上一页下一页返回⑵铜热电阻应用：测量精度要求不高且温度较低的场合测量范围：―50～150℃优点：温度范围内线性关系好，灵敏度比铂电阻高，容易提纯、加工，价格便宜，复制性能好。缺点：易于氧化，一般只用于150℃以下的低温测量和没有水分及无侵蚀性介质的温度测量。与铂相比，铜的电阻率低，所以铜电阻的体积较大。上一页下一页返回铜电阻的阻值与温度之间的关系为铜电阻的阻值与温度之间的关系是线性的工业上使用的标准化铜热电阻的R0按国内统一设计取5

4、0Ω和100Ω两种，分度号分别为Cu50和Cu100，相应的分度表可查阅相关资料。上一页下一页返回α为铜的温度系数，α＝(4.25～4.28)×10-3/℃。2.热电阻的结构上一页下一页返回普通工业用热电阻式温度传感器铜热电阻结构示意图铂热电阻结构示意图上一页下一页返回7.3.2半导体热敏电阻利用半导体的电阻值随温度显著变化的特性制成由金属氧化物和化合物按不同的配方比例烧结优点：(1)热敏电阻的温度系数比金属大（4～9倍）(2)电阻率大，体积小，热惯性小，适于测量点温、表面温度及快速变化的温度。(3)结构简单、机械性能好。缺点：线性度较差，复现性和互换性较

5、差。上一页下一页返回热敏电阻分类：正温度系数(PTC)负温度系数(NTC)临界温度系数(CTR)热敏电阻典型特性上一页下一页返回PTC热敏电阻－正温度系数钛酸钡掺合稀土元素烧结而成用途：彩电消磁，各种电器设备的过热保护，发热源的定温控制，限流元件。CTR热敏电阻－临界温度系数以三氧化二钒与钡、硅等氧化物，在磷、硅氧化物在弱还原气氛中混合烧结而成。在某个温度上电阻值急剧变化,具有开关特性。用途：温度开关上一页下一页返回NTC热敏电阻－很高的负电阻温度系数主要由Mn、Co、Ni、Fe、Cu等过渡金属氧化物混合烧结而成，改变混合物的成分和配比就可以获得测温范围、

6、阻值及温度系数不同的NTC热敏电阻。应用：点温、表面温度、温差、温场等测量自动控制及电子线路的热补偿线路NTC热敏电阻1.热敏电阻的主要特性2.热敏电阻的结构3.热敏电阻的主要参数4.热敏电阻的线性化上一页下一页返回1.热敏电阻的主要特性⑴温度特性⑵伏安特性上一页下一页返回⑴温度特性NTC型热敏电阻，在较小的温度范围内，电阻-温度特性式中RT,R0——热敏电阻在绝对温度T，T0时的阻值()；T0,T——介质的起始温度和变化温度（K）；t0,t——介质的起始温度和变化温度（℃）；B——热敏电阻材料常数，一般为2000～6000K，其大小取决于热敏电阻的材料。

7、上一页下一页返回若已知两个电阻值以及相应的温度值，就可求得B值。一般取20℃和100℃时的电阻R20和R100计算B值，即将T=373K，T0=293K代入上式，则将B值及R0=R20代入式就确定了热敏电阻的温度特性:上一页下一页返回B和α值是表征热敏电阻材料性能的两个重要参数，热敏电阻的电阻温度系数比金属丝的电阻温度系数高很多，所以它的灵敏度很高。热敏电阻的电阻温度系数热敏电阻在其本身温度变化1℃时，电阻值的相对变化量上一页下一页返回⑵伏安特性在稳态情况下，通过热敏电阻的电流I与其两端的电压U之间的关系，上一页下一页返回伏安特性当流过热敏电阻的电流很小时

8、:不足以使之加热。电阻值只决定于环境温度，伏安特性是直线，遵循欧姆