传感器技术实用教程 教学课件 作者 吕勇军 第2章温度测量传感器.ppt

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1、2021/7/221实用传感器技术教程第2章温度测量传感器2.5温度测量传感器性能比较2.4红外测温技术2.3集成温度传感器2.2热电偶温度传感器2.1电阻式温度传感器温标的基本概念温标的基本概念温度是表征物体冷热程度的物理量，它体现了物体内部分子运动状态的特征。温度是不能直接测量的。只能通过物体随温度变化的某些特性（如体积、长度、电阻等）来间接测量。热电式传感器将温度变化转换成电量（电阻、电势等）。将温度变化转换为电阻变化的元件主要有热电阻和热敏电阻；将温度变化转换为电势的传感器主要有热电偶和

2、PN结式传感器；将热辐射转换为电学量的器件有热电探测器、红外探测器等。热电式传感器?接触式测温是基于热平衡原理，即测温敏感元件必须与被测介质接触，是两者处于平衡状态，具有同一温度。如水银温度计、热敏电阻、热电偶等。?非接触式测温是利用热辐射原理，测温的敏感元件不与被测介质接触，利用物体的热辐射随温度变化的原理测定物体温度，故又称辐射测温。如辐射温度计，红外测温仪等。按测温方法不同，热电式传感器分为接触式和非接触式两种。热电式传感器分类测温方法比较常用热电式传感器测温方式传感器类型测温范围(℃)精

3、度(%)特点常用热电式传感器2.1电阻式温度传感器电阻式温度传感器是利用导体或半导体的电阻率随温度变化而变化的原理制成的，它将温度变化转化为元件电阻的变化，通过测量电阻间接地测量温度或者与温度有关的参数。按照其制造材料来分，电阻式温度传感器可分为金属热电阻（简称热电阻）及半导体热电阻(简称热敏电阻)两种。2.1.1金属热电阻1.金属热电阻材料的特点作为测量用的热电阻材料必须具备以下特点：具有高温度系数和高电阻率，这样在同样的测试条件下可提高测量灵敏度，减小传感器的体积和重量；在较宽的测量范围内具

4、有稳定的物理和化学性质，保证在规定的测量范围内测量结果准确无误；具有良好输出特性，电阻阻值与温度之间具有线性或近似线性关系的特性曲线；具有良好的工艺性，以便于批量生产，降低成本。2.1.1金属热电阻2.常用金属热电阻（1）铂电阻铂电阻电阻值与温度的关系为在0℃～660℃范围内Rt＝R0(1+At+Bt2)在-190℃～0℃范围内Rt＝R0[1+At+Bt2+C(t－100)t3]工业用的铂电阻体，一般由直径0.03～0.07mm的纯铂丝绕在平板形支架上，通常采用双线电阻丝，引出线用银导线。它能用

5、作工业测温元件和作为温度标准，按国际温标IPTS—68规定，在-259.34℃～630.74℃的温度范围内，以铂电阻温度计作基准器。2.1.1金属热电阻2.常用金属热电阻（2）铜电阻在-50℃～150℃范围内，铜电阻与温度的关系为Rt＝R0(1+At+Bt2+Ct3)铜容易提纯，在-50℃～+150℃范围内铜电阻的物理、化学特性稳定，输入、输出关系接近线性，且价格低廉。铜电阻的缺点是电阻率较低，仅为铂电阻的1／6左右；电阻的体积较大，热惯性也较大，当温度高于100℃时易氧化。因此，铜电阻只能适于

6、在低温和无侵蚀性的介质中工作。常用的工业用铜电阻的R0值有50Ω、100Ω两种，其分度号分别用Cu50、Cu100表示。2.1.1金属热电阻3.热电阻主要参数（1）热电阻分度表与分度号。在工业上，将热电阻的Rt值与温度t的对应关系列成表格，称为热电阻分度表。制成电阻的金属材料加上标称电阻值即为其分度号。例如，Cu50、Pt100等。（2）允许偏差。允许偏差即热电阻实际的电阻值与温度关系偏离分度表的允许范围。（3）热响应时间。当温度发生阶跃变化时，热电阻的电阻值变化至相当于该阶跃变化的某个规定百分

7、比所需要的时间，称为热响应时间，通常以τ表示。一般记录变化50％或90％的响应时间分别为τ0.5与τ0.9。热电阻的响应时间不仅与结构、尺寸及材质有关，还与被测介质的放热系数、比热等工作环境有关。（4）额定电流。额定电流是指在测量电阻值时，允许在元件中连续通过的最大电流，一般为2～5mA。限制额定电流是为了减少热电阻自热效应引起的误差，对热电阻元件都规定了额定电流。2.1.1金属热电阻3.热电阻主要参数名称等级分度号测温范围(℃)允许偏差(℃)铂热电阻APt10-200～850±(0.15+0.

8、002

9、T

10、)Pt100BPt10±(0.30+0.005

11、T

12、)Pt100名称分度号测温范围(℃)允许偏差(℃)0℃时电阻值（Ω）铜热电阻Cu50-50～150±(0.30+0.006

13、T

14、)50.000±0.050Cu100100.00±0.10表2-1铂电阻技术参数表2-2铜电阻技术参数2.1.1金属热电阻4.使用注意事项工业上广泛应用金属热电阻进行200～600℃范围的温度测量。在使用时需要注意以下问题：（1）自热误差在使用金属热电阻测量温度时，电阻要消耗一定的电功率，引起电阻值的变化，