传感器与检测技术 教学课件 作者 魏学业 第2章 电阻式传感器.ppt

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1、第二章热电阻式传感器电阻式传感器就是利用材料的电阻值随外界条件变化而实现参数测量的。如电阻式温度传感器是利用导体的电阻值随温度变化的原理来测温的，传感器电阻值的变化体现了温度的变化。又如应变电阻式传感器在外力或位移等发生化时，引起应变片的变形，从而使其电阻值发生变化，电阻值的变化体现了外力或位移的变化。电阻式传感器热电阻式传感器铂热电阻铜热电阻常用连接方式热敏电阻传感器热敏电阻的分类及特性热敏电阻的应用应变式传感器应变式传感器工作原理电阻应变片的结构应变片的误差及补偿以金属铂作感温元件，再与内引线和保护管一起，就组成了铂热电阻温度传感器。它通常还与外部测量电路、控制装置及机械装置连接在一起

2、构成温度传感器。这种传感器主要有两种形式：Pt100和Pt10。Pt100和Pt10的电阻值在0℃时分别为100Ω和10Ω，它们的测温范围均为-200℃～850℃。Pt10是用较粗的金属铂丝制成的，耐温性能优于Pt100，主要用于650℃以上的测温。由于金属铂是贵金属，Pt10的成本较Pt100高，所以在测量低于650℃以下的温度时，以Pt100为主，另外Pt100的分辨率比Pt10的分辨率大10倍。热电阻式传感器——铂热电阻铂热电阻的电阻值和温度的关系，在-200℃～0℃的范围内：在0℃～850℃的范围内：热电阻式传感器——铂热电阻热电阻式传感器——铜热电阻铜热电阻温度传感器是利用金属铜

3、的电阻值随温度变化的原理制成的。主要的铜热电阻有：温度为0℃时，电阻值为50Ω的Cu50和电阻值为100Ω的Cu100。铜热电阻按其保护管结构形式分为装配式（可拆卸）和铠装式（不可拆卸，内装铜电阻）。铜热电阻的温度系数比铂热电阻大，线性好，制成的传感器的灵敏度也高，且价格也低。但其电阻率低，电阻体的体积大，响应慢，稳定性差，在测量精度要求不是很高，测量的温度较低时经常用。热电阻式传感器——铜热电阻铜热电阻在-50℃～150℃的使用范围内，其电阻值与温度的关系可表示为：热电阻式传感器——常用连接方式（两线制）两线制的测温电桥，（a）为示意图，（b）为等效电路图。从（b）图中，引线电阻RW和R

4、t一起构成测量电阻，即测量电阻为Rt+2RW。由于引线电阻的阻值随环境而变化，且随离现场的距离而变化，因此也就影响了Rt的测温精度。热电阻式传感器——常用连接方式（三线制）为了消除两线制中引线电阻的影响，人们设计了三线制连接方法，如图所示。这种连接方法，由于在邻臂中也引入了一个电阻RW，因此可以部分消除两线制中引线电阻的影响。热敏电阻是一种阻值随着温度的变化而变化的半导体电阻器，由半导体电阻器件制成的传感器称为热敏电阻传感器，通常由单晶、多晶半导体材料制成热敏电阻传感器①按结构及形状分类——圆片形（片状）、圆柱形（柱形）、圆圈形（垫圈形）等多种热敏电阻器。②按温度变化的灵敏度分类——高灵敏

5、度型（突变型）、低灵敏度型（缓变型）热敏电阻器。③按受热方式分类——直热式热敏电阻器、旁热式热敏电阻器。④按温度变化特性分类——正温度系数（PositiveTemperatureCoefficient，PTC）、负温度系数（NegativeTemperatureCoefficient，NTC）和突变型负温度系数（CriticalTemperatureResistor，CTR）热敏电阻传感器。热敏电阻传感器——分类热敏电阻传感器——特性NTC、PTC和CTR型热敏电阻的特性如图，半导体热敏电阻就是利用这种性质来测量温度的。由于PTC和CTR型热敏电阻一般是用于温度开关控制中，而只有NTC热敏

6、电阻才真正用于温度测量中。热敏电阻传感器——热敏电阻的特点①灵敏度较高：其电阻温度系数要比金属电阻大100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化。②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℃，但大部分器件工作于-25℃～125℃。③体积小，使用方便：能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度。④易加工成复杂的形状，可大批量生产，易于集成。⑤稳定性好、过载能力强。热敏电阻传感器——应用NTC热敏电阻可以应用于仪表、家用电气设备，以及中低温干燥箱、恒温箱等场合的温度测量与控制。PTC

7、广泛应用于彩色电视机消磁电路、电冰箱压缩机启动电路及过热或过电流保护等电路中。CTR的阻－温跃变特性在温度探测和控制、电路的过热保护、建筑物的火灾报警、致冷设备、振荡器、无触点开关等方面都得到了广泛的应用。热敏电阻传感器——应用图中电路适用于家用空调、恒温箱等电热设备。其使用温度范围是0℃～50℃，测控温精度为±0.5℃。测控原理图如图2-4所示，图中A1～A3为运算放大器，RT为PTC感温探头，RP1用于微安表μA的调