《热电阻式传感器》PPT课件

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1、6.2热电阻式传感器6.2.1金属热电阻6.2.2半导体热敏电阻6.2.3热电阻式传感器的应用上一页下一页返回利用导体和半导体的电阻随温度变化的原理测温。热电阻传感器分为金属热电阻和半导体热敏电阻两大类。大多数金属在温度升高1C时电阻将增加0.4％～0.6％。但半导体电阻一般随温度升高而减小，其灵敏度比金属高，每升高1C，电阻约减小2％～6％。热电阻广泛用来测量-200~+8500C范围内的温度，少数情况下，低温可测量至1K,高温达10000C。目前由纯金属制造的热电阻的主要材料是铂、铜和镍，它们已得到广泛

2、的应用。热电阻温度计6.2.1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表热电阻的主要技术性能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铜热电阻测量精度要求不高且温度较低的场

3、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

4、统一设计的工业用标准铂电阻，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）上一页下一页返回各种铂热电阻附录铂热电阻分度表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

5、度之间的关系为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50Ω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。上一页下一页返回汽车用水温传感器及水温表铜热电阻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6.2.2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

6、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，复现性和互换性较差。上一页下一页返回热敏电阻分类：上一页下一页返回热敏电阻特点：1.温度系数远大于金属热电阻，灵敏度高。2.同温度时阻值远大于金属热电阻。连接导线电阻影响小，适于远距离传输。3.非线性严重，测温范围远小于金属热电阻。正温度系数(PTC)负温度系数(NTC)临界温度系数(CTR)1234铂丝40601201600100101102103104105106RT/Ω温度T/ºC热敏电阻的电阻--温度特性曲线1-NTC；2-C

7、TR；3-4PTC1234铂丝热敏电阻有负温度系数（NTC）和正温度系数（PTC）之分。NTC又可分为两大类：1.用于测量温度，它的电阻值与温度之间呈严格负指数关系；2.突变型（CTR）。温度上升到某临界点时，电阻值突然下降。6.2.2半导体热敏电阻PTC热敏电阻用途：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热敏电阻用途：温度开关。NTC热敏电阻应用：点温、表面温度、温差、温场等测量动控制及电子线路的热补偿线路热敏电阻材料的分类（1）大分类小分类代表例子NTC单晶金刚石、Ge、Si金

8、刚石热敏电阻多晶迁移金属氧化物复合烧结体 、无缺陷形金属氧化烧结体多结晶单体 、固溶体形多结晶氧化物SiC系Mn、Co、Ni、Cu、Al氧化物烧结体、ZrY氧化物烧结体、还原性TiO3、Ge、SiBa、Co、Ni氧化物溅射SiC薄膜玻璃Ge、Fe、V等氧化物硫硒碲化合物玻璃V、P、Ba氧化物、Fe、Ba、Cu氧化物、Ge、Na、K氧化物、（As2Se3）0.8、（Sb2SeI）0.2有