热电阻传感器

关于热电阻传感器2023/3/23第四章非电量的电测技术1第一页，共十七页，编辑于2023年，星期二2023/3/23第四章非电量的电测技术2热电阻分类

按材料分，热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，前者简称热电阻，后者简称热敏电阻。按结构分，普通型热电阻、锴装热电阻、薄膜热电阻按用途分，工业用热电阻、精密标准电阻第二页，共十七页，编辑于2023年，星期二2023/3/23第四章非电量的电测技术3工作原理温度升高，金属内部原子晶格的振动加剧，从而使金属内部的自由电子通过金属导体时的阻碍增大，宏观上表现出电阻率变大，电阻值增加，我们称其为正温度系数，即电阻值与温度的变化趋势相同。取一只100W/220V灯泡，用万用表测量其电阻值，可以发现其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到的额定热态电阻值应为484

。第三页，共十七页，编辑于2023年，星期二2023/3/23第四章非电量的电测技术4一、金属热电阻及其特性热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。1、铂电阻铂易于提纯，在高温和氧化性介质中物理化学性质稳定，电阻率较大，能耐较高的温度；制成的铂电阻输出－输入特性接近线性。铂电阻的电阻值与温度之间的关系：A、B、C——常数铂电阻制成的温度计，除作温度标准外，还广泛应用于高精度的工业测量。由于铂为贵金属，一般在测量精度要求不高和测温范围较小时，均采用铜电阻。第四页，共十七页，编辑于2023年，星期二2023/3/23第四章非电量的电测技术52、铜电阻铜在-50～150℃范围内铜电阻化学、物理性能稳定，输出－输入特性接近线性，价格低廉。铜电阻阻值与温度变化之间的关系：式中A、B、C—常量当温度高于100℃时易被氧化，因此适用于温度较低和没有浸蚀性的介质中工作。第五页，共十七页，编辑于2023年，星期二2023/3/23第四章非电量的电测技术63、其他热电阻镍使用温度范围是-50～100℃和-50～150℃。但目前应用较少：镍非线性严重，材料提取也困难。但灵敏度都较高，稳定性好，在自动恒温和温度补偿方面的应用较多。（我国定为标准化热电阻）铟电阻适宜在-269～-258℃温度范围内使用，测温精度高，灵敏度是铂电阻的10倍，但是复现性差。锰电阻适宜在-271～-210℃温度范围内使用，灵敏度高，但是质脆易损坏。碳电阻适宜在-273～-268.5℃温度范围内使用，热容量小，灵敏度高，价格低廉，操作简便，但是热稳定性较差。第六页，共十七页，编辑于2023年，星期二2023/3/23第四章非电量的电测技术7

热电阻的结构比较简单，一般将电阻丝统在云母、石英、陶瓷、塑料等绝缘骨架上，经过固定，外面再加上保护套管。但骨架性能的好坏，影响其测量精度、体积大小和使用寿命。下面是关于热电阻的结构、类型的简单了解第七页，共十七页，编辑于2023年，星期二2023/3/23第四章非电量的电测技术8感温元件结构普通（装配式）铂电阻第八页，共十七页，编辑于2023年，星期二2023/3/23第四章非电量的电测技术9铠装式铂电阻比装配式铂电阻直径小，易弯曲，抗震性好，适宜安装在装配式铂电阻无法安装的场合。铠装式铂电阻外保护套管采用不锈钢，内充满高密度氧化物绝缘体，因此，它具有很强的抗污染性能和优良的机械强度，适合安装在环境恶劣的场合。可直接用铜导线和二次仪表相连接使用。由于它具有良好的电输出特性，可为显示仪、记录仪、调节器、扫描器、数据记录仪以及计算机提供准确的温度变化信号。铠装式铂电阻第九页，共十七页，编辑于2023年，星期二2023/3/23第四章非电量的电测技术10薄膜铂热电阻元件，把金属铂研制成粉浆，采用先进的激光喷溅薄膜技术，及光刻法和干燥蚀刻法把铂附着在陶瓷基片上形成膜，引线经过激光调阻制成。铂金属的长期稳定性、可重复操作性、快速响应及较宽的工作温度范围等特性使其能够适合多种应用。薄膜铂热电阻陶瓷、玻璃、薄膜铂热电阻元件第十页，共十七页，编辑于2023年，星期二2023/3/23第四章非电量的电测技术11二、测量电路及应用1、三线桥接法G为指示电表，R1、R2、R3为固定电阻，Ra为零位调节电阻。热电阻都通过电阻分别为r1、r3、r3的三根导线和电桥连接，r2、r3分别接在相邻的两臂，当温度变化时，只要它们的长度和电阻温度系数相同，它们的电阻变化就不会影响电桥的状态，即不会产生温度误差。r3r2r1第十一页，共十七页，编辑于2023年，星期二2023/3/23第四章非电量的电测技术12电桥在零位调整时，应使R4＝Ra＋Rt0为电阻在参考温度（如0℃）时的电阻值。三线连接法的缺点之一是可调电阻的接触电阻和电桥臂的电阻相连，可能导致电桥的零点不稳。r3r2r1第十二页，共十七页，编辑于2023年，星期二2023/3/23第四章非电量的电测技术13图所示为四线连接法，调零的Rp电位器的接触电阻和指示电表串联，接触电阻的不稳定不会破坏电桥的平衡和正常工作状态。2、四线连接法第十三页，共十七页，编辑于2023年，星期二2023/3/23第四章非电量的电测技术14学习查“铂热电阻分度表”附录铂热电阻分度表p373第十四页，共十七页，编辑于2023年，星期二2023/3/23第四章非电量的电测技术15三、热电阻的应用1、热电阻温度计通常工业上用于测温是采用铂电阻和铜电阻作为敏感元件，测量电路用得较多的是电桥电路。为了克服环境温度的影响常采用图所示的三导线四分之一电桥电路。由于采用这种电路，热电阻的两根引线的电阻值被分配在两个相邻的桥臂中，如果，则由于环境温度变化引起的引线电阻值变化造成的误差被相互抵消。第十五页，共十七页，编辑于2023年，星期二2023/3/23第四章非电量的电测技术162、热电阻式流量计

热电阻流量计的电原理图。两个铂电阻探头Rt1、Rt2，Rt1放在管道中央，它的散热情况受介质流速的影响。Rt2放在温度与流体相同，但不受介质流速影，响的小室中。当介质处