热电阻式传感器原理课件.ppt

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1、2.7.2热电阻热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的。人们也常常把这种导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的现象称为热阻效应。热电阻传感器分为金属热电阻和半导体热电阻两大类，通常把金属热电阻称为热电阻，而把半导体热电阻称为热敏电阻。（1）热电阻事实上各种金属材料的阻值都会随温度的变化而变化，但要利用它作为测量用的热电阻必须具体以下要求：电阻温度系数要尽可能大和稳定，电阻率高，线性度好，并且能在较宽的温度范围内保持稳定的物理和化学性能。目前应用较多的热电阻材料主要有铂、铜、镍、铁等。目前热电阻广泛用来测量范围内的温度，少数情况下，低温可测至，高温达

2、。热电阻传感器通常由热电阻、连接导线及显示仪表构成，如图3.47所示。热电阻也可以与温度变送器连接，将温度转换成标准电流信号输出。下页上页返回1）铂电阻铂电阻物理、化学性能在高温和氧化性介质中很稳定，并具有良好的工艺性能，易于提纯，可以做成非常细的铂丝或极薄的铂箔，缺点就是电阻温度系数较小，同时价格较昂贵。铂热电阻中的铂丝纯度用电阻比来表示，它是铂热电阻在时的阻值与时的阻值之比。按IEC标准，工业用铂热电阻的。铂热电阻除用作一般的工业测温外，在国际温标IPTS-68中还被用来作为在温度范围内的温度基准器。下页上页返回铂电阻与温度的关系，可用下面的公式表示在以内（2.67）在以内（

3、2.68）式中—温度为时的电阻值；—温度为时的电阻值；—任意温度（）；、、—常数；铂的时，，，；铂的时，，，；下页上页返回从式（2.67）和式（2.68）可以看出，热电阻在温度时的电阻值与有关，目前我国规定工业用铂热电阻有和两种，对应的分度号分别为Pt10和Pt100，其中又以Pt100为常用。在实际测量时，只要测得热电阻的阻值，便可根据分度表查得对应的温度值。列出Pt100的分度表，如表2.3所示。2）铜电阻由于铂是贵重金属，故在一些测量精度要求不高，测温范围不大的情况下，可以采用铜电阻来代替铂电阻，从而降低成本，同时也能达到精度要求。在温度范围内，铜电阻阻值与温度关系几乎是线

4、性的，可用下式近似表示（2.69）式中—温度为时的电阻值；—温度为时的电阻值；下页上页返回—铜热电阻的电阻温度系数，。铜电阻的缺点是电阻率较低，电阻体积较大，热惯性也大，而且易于氧化，不适合在腐蚀性介质或高温下工作。目前工业上使用的标准铜热电阻有分度号为G（）、Cu50（）和Cu100（）三种。这里给出G分度表，以供工程技术人员在使用时查阅，如表2.4所示。3）其他热电阻表2.3WZB型铜热电阻G分度表温度系数：下页上页返回下页上页返回表2.4铂电阻分度表分度号：Pt100铁和镍这两种金属的电阻温度系数较高，电阻率较大，因此可制成体积小、灵敏度高的电阻温度计，但由于有易氧化、化学

5、稳定性差、不易提纯和非线性等严重缺点，目前应用较少。由于铂热电阻和铜热电阻对于低温和超低温的测量性能不理想，故在近年来一些新颖的热电阻如铟电阻、锰电阻、碳电阻等逐步成为测量低温和超低温的理想热电阻。4）热电阻的测量电路用热电阻传感器进行测温时，测量电路一般采用电桥电路。但是热电阻与检测仪表相隔距离一般较远，因此热电阻的引线对测量结果有很大的影响。热电阻测温电桥的引线方式通常有两线制、三线制和四线制三种。如图所示。两线制中引线电阻对测量结果影响较大，一般用于测温精度不高的场合；三线制可以减小热电阻与测量仪表之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差；四线制可以完全消除引线电阻

6、对测量的影响，常用于高精度温度检测。下页上页返回下页上页返回1-热电阻感温元件；2、4-引线；3－接线盒；5－显示仪表；图三线制接法热电阻的接法保护套管接线盒连接法兰普通热电阻热电阻结构阶段3热电阻温度传感器的结构形式2、铠装型热电阻阶段3热电阻温度传感器的结构形式3、端面型铂热电阻阶段3热电阻温度传感器的结构形式4、防爆型铂热电阻阶段3热电阻温度传感器的结构形式5、汽车用水温传感器及水温表阶段1半导体热敏电阻传感器的工作原理热敏电阻是利用某种半导体材料的电阻率随温度变化而变化的性质制成的。在温度传感器中应用最多的有热电偶、热电阻（如铂、铜电阻温度计等）和热敏电阻。热敏电阻发展最

7、为迅速，由于其性能得到不断改进，稳定性已大为提高，在许多场合下（-40～＋350℃）热敏电阻已逐渐取代传统的温度传感器。阶段1半导体热敏电阻传感器的工作原理1、热敏电阻的特点与分类（1）热敏电阻的特点1）电阻温度系数的范围甚宽2）材料加工容易、性能好3）阻值在1～10M之间可供自由选择4）稳定性好5）原料资源丰富，价格低廉半导体热敏电阻温度特性热敏电阻可分为两类，随温度上升电阻增加的为正温度系数热敏电阻，反之为负温度系数热敏电阻。阶段1半导体热敏电阻传感器的工作原理1、热敏电阻的