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1、2.2 熱電阻傳感器,熱電阻傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的原理進(jìn)行測(cè)溫的。 分類 熱電阻傳感器分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻兩大類, 一般把金屬熱電阻稱為熱電阻, 而把半導(dǎo)體熱電阻稱為熱敏電阻。,用于制造熱電阻的材料應(yīng)具有盡可能大和穩(wěn)定的電阻溫度系數(shù)和電阻率, R-t 關(guān)系最好成線性, 物理化學(xué)性能穩(wěn)定, 復(fù)現(xiàn)性好等。目前最常用的熱電阻有鉑熱電阻和銅熱電阻。,2.2.1 金屬熱電阻,(1)鉑熱電阻 鉑熱電阻的特點(diǎn)是精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠, 所以在溫度傳感器中得到了廣泛應(yīng)用。按IEC標(biāo)準(zhǔn), 鉑熱電阻的使用溫度范圍為-200960。鉑電阻阻值與溫度變化之間的關(guān)系可以近似用

2、下式表示為：,Rt和R0分別為t和0時(shí)電阻值; A、B和C為由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的溫度系數(shù)。,,,熱電阻在溫度t時(shí)的電阻值與R0 有關(guān)。目前我國(guó)規(guī)定工業(yè)用鉑熱電阻有R0=10和R0=100兩種, 它們的分度號(hào)分別為Pt10和Pt100, 分別有相應(yīng)分度表, 即Rt-t 的關(guān)系表, 這樣在實(shí)際測(cè)量中, 只要測(cè)得熱電阻的阻值Rt, 便可從分度表上查出對(duì)應(yīng)的溫度值。,第四章 非電量的電測(cè)技術(shù),學(xué)習(xí)查“鉑熱電阻分度表”,附錄 鉑熱電阻分度表 p373,銅熱電阻結(jié)構(gòu)示意圖,鉑熱電阻結(jié)構(gòu)示意圖,(2)銅熱電阻 由于鉑是貴重金屬, 因此, 在一些測(cè)量精度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合, 可采用銅熱電阻進(jìn)行測(cè)溫, 它的

3、測(cè)量范圍為-50+150。 銅熱電阻在測(cè)量范圍內(nèi)其電阻值與溫度的關(guān)系幾乎是線性的, 可近似地表示為: 式中 為銅電阻的電阻溫度系數(shù), 取 =（4.254.28）10-3/。,,,,銅熱電阻線性好, 價(jià)格便宜, 但它易氧化, 不適宜在腐蝕性介質(zhì)或高溫下工作。,銅熱電組的兩種分度號(hào)為Cu50(R0=50)和Cu100（R0=100）。,銅熱電阻,2.2.2熱敏電阻 半導(dǎo)體熱敏電阻是利用半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質(zhì)制成的溫度敏感元件。半導(dǎo)體材料和金屬材料具有完全不同的導(dǎo)電機(jī)理，大多數(shù)金屬的電阻值隨溫度的升高而增大，而大多數(shù)半導(dǎo)體的電阻值隨溫度升高而急劇地下降。在

4、溫度變化1時(shí)，金屬電阻的阻值變化0.4%0.6%，而半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值變化3%6%。由于半導(dǎo)體熱敏電阻隨溫度變化的靈敏度高，因此可用它來(lái)測(cè)量0.01或更小的溫度差異。,熱敏電阻的溫度特性 按半導(dǎo)體電阻隨溫度變化特性不同，熱敏電阻可分為三種類型。負(fù)溫度系數(shù)（NTC）型熱敏電阻、正溫度系數(shù)（PTC）型熱敏電阻、臨界溫度系數(shù)（CTR）型熱敏電阻。它們的溫度特性曲線如圖所示。,各種熱敏電阻的特性,（1）NTC熱敏電阻 負(fù)溫度系數(shù)（NTC）型熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而下降。當(dāng)溫度升高時(shí)，由于參與導(dǎo)電的載流子數(shù)增多，導(dǎo)致熱敏電阻的阻值下降。改變混合物的成分和配比就可以獲得測(cè)溫范圍、阻值及溫度系

5、數(shù)不同的NTC熱敏電阻。NTC熱敏電阻特別適用于-100300之間的溫度測(cè)量。,（2）PTC熱敏電阻 PTC熱敏電阻主要采用BaTiO3系列材料制成。從溫度特性曲線可見，當(dāng)溫度超過(guò)某一數(shù)值（居里溫度點(diǎn)）時(shí)，其電阻值隨溫度的升高而急劇增大，當(dāng)溫度低于居里溫度點(diǎn)時(shí)，具有半導(dǎo)體特性。改變PTC的材料成分，可以得到不同的居里溫度點(diǎn)。,（3）CTR熱敏電阻 CTR熱敏電阻采用V2O3系列材料制成，從溫度特性曲線可見，其電阻值隨溫度變化的特性屬劇變型，具有開關(guān)特性，主要用于溫度開關(guān)。,綜上所述，半導(dǎo)體熱敏電阻與金屬熱電阻相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)： 電阻溫度系數(shù)大，比金屬熱電阻約高49倍，靈敏度很高。 電

6、阻率很大，可以制成極小的測(cè)溫電阻元件，熱慣性小。 阻值很大，其連接導(dǎo)線的電阻和接觸電阻可以忽略不計(jì)，因此測(cè)量電路無(wú)需采用三線制或四線制形式。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，在應(yīng)用過(guò)程中性能比較穩(wěn)定。,目前半導(dǎo)體熱敏電阻還存在一定的缺陷，主要是互換性和穩(wěn)定性不夠理想，雖然近幾年有明顯的改善，但仍然比不上金屬熱電阻；其次是它的非線性嚴(yán)重，且不能在高溫下使用，因此限制了應(yīng)用領(lǐng)域。,,熱敏電阻的結(jié)構(gòu)形式,,2.2.3熱電阻傳感器的應(yīng)用（1）金屬熱電阻傳感器,熱電阻測(cè)溫電橋的三線制接法,工業(yè)用熱電阻一般采用三線制,G檢流計(jì)，R1 ，R2 ，R3固定電阻， R a零位調(diào)節(jié)電阻， R t 熱電阻,,四線制接法,熱電

7、阻測(cè)溫電橋的四線制接法,精密測(cè)量中，采用四線制接法,,（2）半導(dǎo)體熱電阻傳感器的應(yīng)用A 溫度測(cè)量,熱敏電阻點(diǎn)溫計(jì),,,B 溫度補(bǔ)償,上一頁(yè),下一頁(yè),返 回,儀表中的電阻溫度補(bǔ)償電路,金屬一般具有正的溫度系數(shù)， 采用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻進(jìn)行補(bǔ)償， 可以抵消由于溫度變化所產(chǎn)生的誤差,C家電控溫 溫度過(guò)高，RT減小，T截止，K失電，K1斷開。 負(fù)載失電。,若RT為正溫度系數(shù)，RW與RT對(duì)調(diào)即可,,D 溫度控制,簡(jiǎn)易溫度控制器,E熱電開關(guān) K1是雙金屬70恒溫常閉開關(guān)，溫度上升到70時(shí)自動(dòng)斷開； K2是最高溫度為103的磁鋼控溫器，低于103時(shí)，它吸合加 熱達(dá)到103時(shí)失去磁性， 使杠桿斷開電源。,,,F流量測(cè)量,利用熱敏電阻上的熱量消耗和介質(zhì)流速的關(guān)系可以測(cè)量流量、流速、風(fēng)速等,熱敏電阻流量計(jì),End the 6.2,熱敏電阻的應(yīng)用,