传感器第十二课

1、第七章 热电式传感器7-1 热电阻传感器 热电阻传感器是利用导体的电阻随温度变化的特性，对温度和温度有关的参数进行检测的装置。 金属原子最外层的电子能自由移动，随着温度的增加，电子的热运动加剧，电子之间、电子与振动的金属离子之间的碰撞机会就不断增加，因此电子的定向移动将受到阻碍，金属的电阻率也随之增大。 1 实践证明，纯金属、铂、铜、铁和镍是比较适合的材料，其中主要应用的是铂和铜。 铂是一种贵重金属，其物理和化学性能非常稳定是制造热电阻的最好材料，主要作标准电阻温度计。 铜可用来制造-50150范围内工业用电阻温度计，特点是价格低廉，缺点是电阻率低，且容易氧化，一般用在较低温度和没有水分和浸蚀

2、性的介质之中。 一、 金属热电阻的材料2 铂丝的电阻值与温度之间的关系 在-2000范围内，RtR01+At+Bt 2+C(t100)t 3在 0850范围内，RtR01+At+Bt 2 R0 当温度为0时的电阻值； Rt 温度为t时的电阻值；A、B、C 由实验确定的常数。A 3.9080210-3/B= -5.80210-7/2C -4.2735010-12/43即便在氧化性介质中，其物理、化学性能都很稳定；易提纯，复现性好，有良好的工艺性 ；有较高的电阻率 ； 在还原性介质中性能易受影响；电阻温度系数不太高 ；价格贵 。铂电阻的特点4几种铂电阻5医疗器械铂电阻 薄膜铂电阻元件用 于汽车工业

3、、白色家电，食品加工业、医疗行业。 尺寸：2.3mm2.1mm0.9mm（长宽高） 线长 10mm6防水封装铂电阻核心元件：德国进口精密铂电阻（PT100 PT1000）元件精度：0.15 (A级) 0.30 (B级)封装材料：镀镍铜管或不锈钢管管料尺寸： 4 * 25mm 连接线：PVC包胶电缆线（可选择耐高温型的） 7 -50150温度范围内，铜电阻与温度之间的关系为： RtR0(1+At+Bt 2+Ct 3) Rt 温度为t时的铜电阻值 R0 温度为0时的铜电阻值A、B、C 常数 铜丝的电阻值与温度之间的关系 铜：Cu50、Cu100 铂的测温精度很高，达0.001 铜0.5（5050）

4、， 1（50150） 8铜电阻的特点电阻率小 ；容易氧化 ；价格便宜 。9WZC-111/12*1000mm Cu50 10二、 热电阻的结构 保护管内部导线绝缘管热电阻盖接线座骨架漆包铜线引出线铜热电阻结构示意图云母骨架铂丝弹簧支承片银引出线云母弹簧型11三、热电阻测量线路 根据热电阻引线方式不同，可分为： 12热电阻测温电桥两线连接法 特点：引线方式简单，费用低，但是引线电阻及引线电阻的变化会带来附加误差。 适用于引线不长、测温精度要求较低的场合。 13R1R2R3ERtGRp热电阻测温电桥三线连接法 r2r1r314热电阻测温电桥四线连接法 157-2 热敏电阻传感器 热敏电阻是用半导体

5、材料制成的热敏器件，与金属热电阻比较而言，具有温度系数高，灵敏度高，热惯性好（适宜动态测量）但其稳定性和互换性较差。 温度半导体热敏电阻电阻铂热电阻金属的电阻随温度的升高而增大，但半导体却相反，它的电阻值随温度的升高而急剧减小，并呈现非线性。一、工作原理 16 NTC热敏电阻的材料是一种由锰（Mn）、镍（Ni）、铜（Cu）、钴（Co）、铁（Fe）等金属氧化物按一定比例混合烧结而成的半导体，改变混合物的成分和配比就可以获得测温范围、阻值及温度系数不同NTC热敏电阻。它具有负的电阻温度系数，随温度上升而阻值下降。 NTC热敏电阻应用广泛。二、热敏电阻的基本类型 1、NTC热敏电阻 根据热敏电阻率随

6、温度变化的特性不同，热敏电阻基本可分为三种类型。172、CTR热敏电阻 CTR热敏电阻随温度变化的特性属剧变型，具有开关特性，如左图所示。当温度高于居里点TC时，其阻值会减小到临界状态，突变的数量级为24。主要作温度开关。因此又称这为临界热敏电阻。Tc温度T（）200150100500103101105107电阻率（.cm）183、PTC热敏电阻TNTC1062001000101102103104105107温度T（）电阻率（.cm）PTC热敏电阻具有以下特性： (1) 当温度低于居里点TC时，具有半导体特性； (2) 当温度高于居里点TC时，电阻值随温度升高而急剧增大，至TN温度时出现负阻现

7、象； 基于PTC热敏电阻的特性，可利用其自控作用，做成各种恒温器、限流保护元件或温控开关。还可以用PTC组成发热元件，功率一般为几瓦到数百瓦。19热敏电阻的特点电阻温度系数大，灵敏度高；形状多样，体积小，热惯性小，响应速度快；电阻值大，远距离测量时可不考虑导线电阻的影响；在-50C350C范围内具有良好的稳定性；阻值分散性大、复现性差；非线性大；老化较快。20 典型的热敏电阻元件有圆形、杆形和珠形等，其结构及温度特性如图所示。 21热敏电阻的结构22实物图片 1.耗散系数： 5mW/2.热时间常数: 10S3.测温范围: -40 +110主要用于电饭锅等烹饪用具。耐高温，反应快而精确23ABS材质外壳，PVC导线,用于电冰箱、冰柜。耐腐防潮1.耗散系