第六章热电式传感器讲述

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1、第六章第六章 热电式传感器热电式传感器1、测温原理导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的特性来测量温度，温度每增加1,热电阻值要增加0.4%0.6%。、常用的热电阻（1）铂热电阻（2）铜热电阻第一节 热电偶温度传感器（）铂电阻（）铂电阻100)t-C(tBtAt1RR C0200-)BtAt(1RR C6500 320t20t性能在氧化性介质中物理化学性质都很稳定，且在较宽的温度测量范围内都能保持良好的特性，是目前制造电阻的最好材料，但在还原性介质中铂丝易变脆。铂电阻与温度的变化关系式中，为温度为t时的电阻值；为温度为时的电阻值；A为常数,，为常数，；C为常数，。3013.908 10()AC

2、7015.802 10()BC 12014.2735 10()CC 薄膜型及普通型铂热电阻小型铂热电阻小型铂热电阻 防爆型铂热电阻防爆型铂热电阻铂电阻温度显示、变送器铂电阻温度显示、变送器（）铜电阻（）铜电阻性能是贵重金属，因此在一些测量精度要求不高，测温范围较小(-50150)的情况下，普遍采用铜电阻。铜电阻具有较大的电阻温度系数，材料容易提纯，铜电阻的阻值与温度之间接近线性关系，铜的价格比较便宜，所以铜电阻在工业上得到广泛应用。铜电阻的缺点是电阻率较小，稳定性也较差，容易氧化。式中，Rt为温度t时的电阻值；为温度为0时的电阻值；a为温度为0时的电阻温度系数。铂电阻与温度的变化关系t0-50

3、150 C RR(1)t010.00428 C 汽车用水温传感器及水温表汽车用水温传感器及水温表铜热电阻铜热电阻、热电阻测量电路 热电阻把温度量转换成电阻置，这样就可以通过测量电阻来测量温度。测量电阻通常可利用欧姆表或电桥。平衡电桥法如图所示。在图(a)中，如果电阻R1=R2，当热电阻Rt阻值随温度变化时，调节电位器Rw的电刷位置x，使电桥处于平衡状态，则有00txRRnRLL、R0电位器有效长度和总电阻电位器有效长度和总电阻x电刷位置电刷位置（）二线制接法的缺点导线电阻值随环境温度变化而变化，而环境温度变化莫测又非处处相同，此种误差难以修正，故工业上常采用三线制接法。、三线制接法（）三线制接

4、法的接线图由于采用三线制接法热电阻的两根引线的电阻值被分配在两个相邻的桥臂中，引线电阻值变化造成的误差抵消。（）三线制接法的优点 热敏电阻传感器热敏电阻传感器 热敏电阻是一种利用半导体制成的敏感元件，其特点是电阻率随温度而显著变化。热敏电阻因其电阻温度系数大，灵敏度高；热惯性小，反应速度快；体积小，结构简单；使用方便，寿命长，易于实现远距离测量等特点得到广泛地应用。热敏电阻的热电特性曲线如右图所示。热敏电阻的阻值与温度之间的关系可以用下式表示)T1-T1B(0T0eRR式中，为温度为T时的电阻值；为温度为T0时的电阻值；B为常数，由材料、工艺及结构决定。1、热敏电阻热电特性0RTR0TRT根据

5、电阻值的温度特性分类（）正温度系数热敏电阻（PTR）（）负温度系数热敏电阻（TR）（）临界热敏电阻热敏电阻（TR）根据结构（）柱状（）片状（）珠状（）薄膜状2、热敏电阻分类热敏电阻外形热敏电阻外形 MF12MF12型型 NTCNTC热敏电阻热敏电阻聚脂塑料封装热敏电阻 玻璃封装玻璃封装 NTC热敏电阻热敏电阻MF58 型热敏电阻型热敏电阻带安装孔的热敏电阻带安装孔的热敏电阻大功率大功率PTC热敏电阻热敏电阻 贴片式贴片式NTC热敏电阻热敏电阻 MF58型（珠形）高精型（珠形）高精度负温度系数热敏电阻度负温度系数热敏电阻MF5A-3型热敏电阻型热敏电阻（）正温度系数热敏电阻制作材料以材料钛酸钡（

6、BaTiO3）为基本材料，再掺入适量的稀土元素，利用陶瓷工艺高温烧结尔成。纯钛酸钡是一种绝缘材料，但掺入适量的稀土元素如镧（La）和铌（Nb）等以后，变成了半导体材料，被称半导体化钛酸钡。它是一种多晶体材料，晶粒之间存在着晶粒界面，对于导电电子而言，晶粒间界面相当于一个位垒。当温度低时，由于半导体化钛酸钡内电场的作用，导电电子可以很容易越过位垒，所以电阻值较小；当温度升高到居里点温度（即临界温度，一般钛酸钡的居里点为120）时，内电场受到破坏，不能帮助导电电子越过位垒，所以表现为电阻值的急剧增加。特性正温度系数，当温度超过某一个数值时，电阻值朝正向快速变化。适用范围因为这种元件具有未达居里点前

7、电阻随温度变 化非常缓慢，具有恒温、调温和自动控温的功能，只发热，不发红，无明火，不易燃烧，电压交、直流3440V均可，使用寿命长，非常适用于电动机等电器装置的过热探测。各种电器设备的过热保护、限流，发热源的定温控制。（）负温度系数热敏电阻制作材料负温度系数热敏电阻是以氧化锰、氧化钴、氧化镍、氧化铜和氧化铝等金属氧化物为主要原料，采用陶瓷工艺制造而成。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，完 全类似于锗、硅晶体材料，体内的载流子（电子和空穴）数目少，电阻较高；温度升高，体内载流子数目增加，自然电阻值降低。特性负温度系数，电阻值随着温度升高而降低。适用范围负温度系数热敏电阻类型很多，使 用区分低温

8、（-60300）、中温（300600）、高温（600）三种，有灵敏度高、稳定性好、响应快、寿命长、价格低等优点，广泛 应用于需要定点测温的温度自动控制电路，如冰箱、空调、温室等的温控系统。测量流体速度、介质密度，温度控制补偿等场合。（）临界温度系数热敏电阻制作材料以钒、钡、锶、磷等元素氧化物的混合烧结体，是半玻璃状的半导体，骤变温度随添加锗、钨钼等的氧化物而变，这是由于不同的杂质掺入，使氧化钒的晶格间隔不同造成的。特性具有很大的负温度系数，在某一个温度下电阻值发生急剧变化，具有开关特性。适用范围控温报警、温度开关下图所示的五根曲线分别为哪一种热敏电阻？下图所示的五根曲线分别为哪一种热敏电阻？我

9、国产热敏电阻是按部颁标准SJ1155-82来制定型号，由四部分组成。第一部分：主称，用字母M表示 敏感元件。第二部分：类别，用字母Z表示正温度系数热敏电阻器，或者用字母F表示负温度系数热敏电阻器。第三部分：用途或特征，用一位数字（0-9）表示。一般数字1表示普通用途，2表示稳压用途（负温度系数热敏电阻器），3表示微波测量用途（负温度系数热敏电阻器），4表示旁热式（负温度系数热敏电阻器），5表示测温用途，6表示控温用途，7表示消磁用途（正温度系数热敏电 阻器），8表示线性型（负温度系数热敏电阻器），9表示恒温型（正温度系数热敏电阻器），0表示特殊型（负温度系数热敏电阻器）第四部分：序号，也由数字

10、表示，代表规格、性能。往往厂家出于区别本系列产品的特殊需要，在序号后加派生序号，由字母、数字和-号组合而成。、热敏电阻的型号表示、热敏电阻的型号表示例：M Z 1 1表示序号为1的正温度系数型普通用途热敏电阻敏感元件。、热敏电阻的应用热敏电阻的应用热敏电阻几乎在每一个部门都有使用，如家用电器、制造工业、医疗设备、运输、通信、保护报警装置和科研等，下面仅举几个例子，介绍热敏电阻的应用情况。1)MF581)MF58型高精度负温度系数热敏电阻型高精度负温度系数热敏电阻家用电器如空调机、微波炉、电风扇、电取暖炉等的温度控制与温度检测；办公自动化设备如复印机、打印机、电子腾印机的温度检测或温度补偿；工业

11、、医疗、环保、气象、食品加工设备的温度控制与检测；液面指示和流量测量；手提电话机电源；仪表线圈，集成电路，石英晶体振荡器和热电偶的温度补偿等许多地方。图图 MF58型高精度负温度系数热敏电阻的外形结构型高精度负温度系数热敏电阻的外形结构）测温计）测温计热敏电阻温度面板表热敏电阻温度面板表 热敏电阻热敏电阻 LCD热敏电阻与简单的放大电路结合，就可检测千分之一度的温度变化，所以和电子仪表组成测温计，能完成高精度的温度测量。普通用途热敏电阻工作温度为-55+315，特殊低温热敏电阻的工作温度低于-55，可达-273。热敏电阻体温表热敏电阻体温表 热敏电阻用于热敏电阻用于CPUCPU的温度测量的温度测量 热敏电阻用于热敏电阻用于电热水器电热水器的温度控制的温度控制