光电技术及应用教学课件作者谭巧第5章节-ok课件

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1、第5章热辐射探测器热敏电阻及其实训项目热电偶及其实训项目热释电探测器及其实训项目热探测器的工作机理是基于入射辐射的热效应引起探测器某一电特性的变化。由于它具有工作时不需要制冷，光谱响应无波长选择性且正比于所吸收的能量等突出特点，使它的应用已进入某些被光子探测器独占的应用领域和光子探测器无法实现的应用领域，而且它是研究最早且最早用于实际的一类探测器。热探测器探测光辐射包括两个过程：一是吸收光辐射能量后，探测器的温度升高；二是把温度升高所引起的物理特性的变化专程相应的电信号。最常用的有热敏电阻、温差电偶、测辐射热计、高莱管（气动型）、热释电探测器。热探

2、测器比光子探测器的峰值探测率低，响应速度较慢，具有宽广而平坦的光谱响应，多数可在室温下工作，使用方便。5.1热敏电阻【任务要求】通过对热敏电阻理论知识的学习，了解热敏电阻的结构和分类，掌握热敏电阻的工作原理和特性参数。5.1.1热敏电阻的认识热敏电阻是指电阻值随温度的变化而显著变化的热敏元件。它是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件，它多由金属氧化物半导体材料制成，也有由单晶半导体、玻璃和塑料制成的。热敏电阻广泛应用于测温、控温、温度补偿、报警等领域。1.热敏电阻的结构由热敏材料制成的厚度为0.01mm左右的薄片电阻粘合在导热能力高的绝缘衬底上，

3、电阻体两端蒸发金属电极以便与外电路连接；再把衬底同一个热容很大、导热性能良好的金属相连构成热敏电阻。2.热敏电阻的工作原理大部分材料的电阻（或电阻率）是随温度变化而变化的。3.热敏电阻的分类（1）PTC热敏电阻（2）NTC热敏电阻（3）CTR临界温度热敏电阻4.热敏电阻的特点灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化；工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器件适用于-273℃～55℃；体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生

4、物体内血管的温度；使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择；易加工成复杂的形状，可大批量生产；稳定性好、过载能力强。5.1.2热敏电阻的特性参数1.额定零功率电阻值R25（Ω）热敏电阻在基准温度25℃时测得的电阻值R25，这个电阻值就是热敏电阻的标称电阻值RC。2.热敏电阻温度特性热敏电阻零功率电阻值随温度变化的特性。由于其材料的不同，不同类型的热敏电阻有着不同的温度特性。2021/7/213.材料常数B值：B（k）B值是一个描述热敏电阻材料物理特性的参数，也是热灵敏度指标。它是电阻在两个温度之间变化的函数：4.温度系数：α（%/℃）电阻的

5、温度系数α是表示热敏电阻器温度每变化1ºC，其电阻值变化程度的系数（即变化率），用α=1/R•dR/dT表示：α=1/R•dR/dT×100=-B/T²×1005.时间常数τ热敏电阻器是有热惯性的，时间常数τ就是一个描述热敏电阻器热惯性的参数。2021/7/216.额定功率M在规定的技术条件下，热敏电阻器长期连续负载所允许的耗散功率。在实际使用时不得超过额定功率。若热敏电阻器工作的环境温度超过25℃，则必须相应降低其负载。7.最大电压对于NTC，指在规定的环境温度下，不使热敏电阻器引起热失控所允许连续施加的最大直流电压；对于PTC，指在规定的环境温

6、度和静止空气中，允许连续施加到热敏电阻器上并保证热敏电阻器正常工作在PTC特性部分的最大直流电压。8.最高工作温度Tmax在规定的技术条件下，热敏电阻器长期连续工作所允许的最高温度。2021/7/215.2热敏电阻的实训项目【任务要求】通过不同的实训项目，进一步加强学生对热敏电阻的认知，提高学生的实践能力和对热敏电阻电路的分析能力。2021/7/215.2.1实训一热敏电阻的检测【实训目的】1.会正确使用仪器仪表检测热敏电阻；2.掌握热敏电阻的检测方法。【实训器材】热敏电阻、万用表、打火机（或其他热源）【实训内容及步骤】2021/7/215.2.2

7、实训二热敏电阻的特性测试【实训目的】1.会正确使用仪器仪表检测热敏电阻的特性参数；2.掌握热敏电阻特性参数的检测方法。【实训器材】热敏电阻、惠斯通电桥、微安表、电压表、电阻箱、温控源【实训内容及步骤】2021/7/211.热敏电阻额定功率电阻值测量2.PTC热敏电阻温度特性测试实验3.NTC热敏电阻温度特性测试实验4.热敏电阻B值、温度系数测量实验2021/7/215.2.3实训三热敏电阻电路分析—开水壶自动报警电路【实训目的】1.会正确分析热敏电阻的电路；2.会设计简单的热敏电阻电路。【实训器材】多媒体、开水壶自动报警电路【实训内容】2021/7

8、/212021/7/21【思考】1.请阐述图5-7中与非门集成电路块C066的输入与输出信号之间的关系。2.图5-7中电位