第八次课-热电阻4月9

1、控制科学与工程学院控制科学与工程学院dAdAldlRdR有：有：金属丝：金属丝：2rAdrdrldlRdR2金属丝体积不变：金属丝体积不变：ldlrdr 电阻式传感器电阻式传感器控制科学与工程学院控制科学与工程学院有：有：dRdR2对金属材料，导电率不变：对金属材料，导电率不变：)21(RdR金属丝应变片：金属丝应变片： 电阻式传感器电阻式传感器控制科学与工程学院控制科学与工程学院 几乎所有物质的电阻率都随本身温度的变 化而变化-热电阻效应。 根据电阻和温度之间的函数关系，可以将温度变化量转换为相应的电参量，从而实现温度的电测量。 利用这一原理制成的温度敏感元件称为热电阻。 热电阻材料可分为金

2、属热电阻和半导体热 电阻。控制科学与工程学院控制科学与工程学院控制科学与工程学院控制科学与工程学院1 1、材料：要求有大的、稳定的温度系数，、材料：要求有大的、稳定的温度系数， 大，线性好，性能稳定，便于生产大，线性好，性能稳定，便于生产 （铜、铂、镍）。（铜、铂、镍）。2 2、特点：测温精度较高，范围广（、特点：测温精度较高，范围广（-200-200 600 6000 0 C C），稳定性、重复性好。但），稳定性、重复性好。但 热惯性大，灵敏度低。热惯性大，灵敏度低。3 3、结构：热电阻是由电阻体、绝缘套管和接、结构：热电阻是由电阻体、绝缘套管和接 线盒等主要部件组成的，电阻丝是线盒等主要部

3、件组成的，电阻丝是 热电阻的热电阻的 最主要部分。最主要部分。控制科学与工程学院控制科学与工程学院4 4、阻值、阻值1 1）铂电阻）铂电阻 阻值与温度的函数关系为阻值与温度的函数关系为: :其中：其中：A, B, C A, B, C 为常数为常数41227131022. 410847. 51096847. 3CCCBCA控制科学与工程学院控制科学与工程学院特点：精度高、稳定性好、性能可靠。特点：精度高、稳定性好、性能可靠。 测温范围广。测温范围广。我国分度：我国分度： 结构：用很细的铂丝绕在云母片制成的平结构：用很细的铂丝绕在云母片制成的平 板性支架上，铂丝绕组的出线端与板性支架上，铂丝绕组的

4、出线端与 银丝引出线相焊，并穿上瓷套管加银丝引出线相焊，并穿上瓷套管加 以绝缘和保护。以绝缘和保护。微型铂电阻微型铂电阻: : 特点是体积小，热惯性小气特点是体积小，热惯性小气 密性好密性好控制科学与工程学院控制科学与工程学院2 2）铜电阻）铜电阻适用范围：适用范围：-50-501501500 0C ,C ,精度要求不高的场合精度要求不高的场合优点：优点：铜的电阻与温度呈线性关系铜的电阻与温度呈线性关系电阻温度系数高电阻温度系数高易提纯，价格便宜易提纯，价格便宜缺点：机械强度不高、易氧化等缺点：机械强度不高、易氧化等, , 温度范围小。温度范围小。控制科学与工程学院控制科学与工程学院阻值与温度

5、的函数关系为阻值与温度的函数关系为: : .25.25.28.281010-3 -3 / /0 0C C 分度号分度号: : WZG WZG型（常用铜热电阻）型（常用铜热电阻）3 3）其它金属热电阻：）其它金属热电阻： 铟电阻，锰电阻，碳电阻铟电阻，锰电阻，碳电阻)1 (0tRRt控制科学与工程学院控制科学与工程学院5 5、测温电路：、测温电路： 用电桥作为传感器的测量电路，在进行用电桥作为传感器的测量电路，在进行温度测量时特点是精度高，适于测低温。温度测量时特点是精度高，适于测低温。 热电阻的三线制：工业上用的铂电阻的热电阻的三线制：工业上用的铂电阻的引线为三根，目的是消除连接线电阻的影引线

6、为三根，目的是消除连接线电阻的影响。响。R2RtR4RtR1tAt控制科学与工程学院控制科学与工程学院二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制：这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻r整个电路的电阻为热电阻的电阻值加上两段导线电阻的电阻值测量误差大，r大小与导线的材质和长度的因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合 二线制接法控制科学与工程学院控制科学与工程学院三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，两个导线分别接在电桥的两个桥背上，另一根线接在电桥的电源上，消除了引线电阻的误差。

7、可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中的最常用的引线电阻 控制科学与工程学院控制科学与工程学院四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。一般用在实验室 控制科学与工程学院控制科学与工程学院图所示为用电位差计精密测量热电阻值的四线制线路，电源E向标准电阻及Rh、热电阻只Rt(经端头a和c)、调节电阻只Rr和电流表回路供电。调节只Rr可使回路电流I调整到热电阻的规定值(常用3-4mA)，与接线端子a和c相接的导线和引

8、线是热电阻的电流测量线，与接线端于b和d相接的导线和引线是热电阻的电位测量线，通过转换开关K先后可将标准电阻RH和热电阻Rt上的电压降UH和Ut测量出来，由利用电位差计平衡读数时，电位差计不取电流，热电阻的电位测量续没有电流通过所以热电阻引线和连接导线的电阻无论怎样变化也不会影响热电阻Rt的测量，因而完争消除引线电阻变化对测温精度的影响。控制科学与工程学院控制科学与工程学院试验直流电位差计试验直流电位差计工作电流回路标准回路RP1 S nRnI=En I=En/RnRP3 S XEx=RhI Ex=RhEn/Rn控制科学与工程学院控制科学与工程学院 半导体热敏电阻的材料是一种由锰、镍、铜、半导

9、体热敏电阻的材料是一种由锰、镍、铜、铁等金属氧化物按一定比例混合烧结而成的半铁等金属氧化物按一定比例混合烧结而成的半导体，它具有负的电阻温度系数，随温度上升导体，它具有负的电阻温度系数，随温度上升而阻值下降。而阻值下降。 RT热敏电阻传感器热敏电阻传感器控制科学与工程学院控制科学与工程学院1）分类：）分类：直热式：由金属氧化物粉料（半导体）按直热式：由金属氧化物粉料（半导体）按 一定比例挤压成型。一定比例挤压成型。旁热式：除半导体外还有金属丝绕制的加热旁热式：除半导体外还有金属丝绕制的加热 器。器。2）特点：）特点： 非线性：非线性：R与与T呈指数关系呈指数关系 002981)273(125)

10、(0CteRRTttV与与I的变化不服从欧姆定律的变化不服从欧姆定律热敏电阻传感器热敏电阻传感器控制科学与工程学院控制科学与工程学院稳定性差，一致性差（同一型号差稳定性差，一致性差（同一型号差35%）灵敏度高（灵敏度高（可测量可测量0.001 0.001 0.0050.005度的微小变化）度的微小变化）热惯性小，结构简单，使用广泛。热惯性小，结构简单，使用广泛。本身电阻止在本身电阻止在3 3700700, , 可用于远距离可用于远距离 测量，在测量，在-50-50350350度范围内度范围内, , 线性度好线性度好热敏电阻传感器热敏电阻传感器控制科学与工程学院控制科学与工程学院3）温度特性：）

11、温度特性：NTC：具有负温度系数，阻：具有负温度系数，阻 值随温度升高而下降，值随温度升高而下降， 一般一般-50-503003000 0C CPTC：具有正温度系数，阻：具有正温度系数，阻值值 随温度升高而升高随温度升高而升高热敏电阻传感器热敏电阻传感器控制科学与工程学院控制科学与工程学院热敏传感器热敏传感器热敏电阻传感器热敏电阻传感器NTCNTC与与PTCPTC均有突变型与缓变型，但均有突变型与缓变型，但NTCNTC以缓变型以缓变型多，多， PTCPTC以突变型多。以突变型多。电阻温度系数大：电阻温度系数大： NTC -2-6%/0CNTC -2-6%/0C PTC 1-10%/0C PT

12、C 1-10%/0C控制科学与工程学院控制科学与工程学院热敏电阻传感器热敏电阻传感器控制科学与工程学院控制科学与工程学院片式负温度系片式负温度系数热敏电阻数热敏电阻BN系列珠状系列珠状NTC热敏电阻器热敏电阻器GN系列玻壳系列玻壳型型NTC热敏电热敏电阻器阻器PN系列功率系列功率型型NTC热敏热敏电阻器电阻器SN系列温度传感器系列温度传感器控制科学与工程学院控制科学与工程学院产品产品热敏电阻传感器热敏电阻传感器控制科学与工程学院控制科学与工程学院温控器温控器汽车发动机传感器汽车发动机传感器水温感应塞水温感应塞还广泛应用于空调、暖气、电子体温计等还广泛应用于空调、暖气、电子体温计等热敏传感器应用热敏传感器应用控制科学与工程学院控制科学与工程学院生产中所用的自动车床、电热烘箱、球磨机等连续运转的机电设备，以及其它无人值守的设备， 因为电机过热或温控器失灵造成的事故时有发生，需要采取相应的保安措施。PTC热敏电阻过热保护电路能够方便、有效地预防上述事故的发生 。电机过热保：由PTC热敏电阻和施密特电路构成的控制电路。图中，RT1、RT2、RT3为三只特性一致的阶跃型PTC热敏电阻器，它们分别埋设在电机定子的绕组里。 正