热电阻式传感器.pptx
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1、会计学 1热电阻式传感器1.常用热电阻n n 铂热电阻主要作为标准电阻温度计,广泛应用于温度基准、标准的传递。n n 铜热电阻测量精度要求不高且温度较低的场合,测量范围一般为50150。上一页 下一页 返 回 第1页/共34页 铂热电阻 目前最好材料 目前最好材料 长 长时 时间 间稳 稳定 定的 的复 复现 现性 性可 可达 达10 10-4-4 K K,是 是目 目前 前测 测温 温复现性最好的一种温度计。复现性最好的一种温度计。铂电阻的精度与铂的提纯程度有关 百度电阻比 W(100)越高,表示铂丝纯度越高,国际实用温标规定,作为基准器的铂电阻,W(100)1.3925目前技术水平已达到W
2、(100)1.3930,工业用铂电阻的纯度W(100)为1.387 1.390。上一页 下一页 返 回 第2页/共34页 铂丝的电阻值与温度之间的关系,即特性方程如下:当温度t在200 t 0 时:当温度t在0 t 650 时:国内统一设计的工业用标准铂电阻,W(100)1.391,R 0 分为50和100两种,分度号分别为Pt50和Pt100,其分度表(给出阻值和温度的关系)上一页 下一页 返 回 第3页/共34页 铜热电阻n n 应 应 用:用:测量精度要求不高且温度较低的场合 测量精度要求不高且温度较低的场合测量范围:测量范围:50 50 150 150 n n 优 优 点:点:温 温度
3、 度范 范围 围内 内线 线性 性关 关系 系好 好,灵 灵敏 敏度 度比 比铂 铂电 电阻 阻高 高,容 容易 易提 提纯、加工,价格便宜,复制性能好。纯、加工,价格便宜,复制性能好。n n 缺 缺 点:点:易 易于 于氧 氧化 化,一 一般 般只 只用 用于 于150 150 以 以下 下的 的低 低温 温测 测量 量和 和没 没有 有水分及无侵蚀性介质的温度测量。水分及无侵蚀性介质的温度测量。与铂相比,铜的电阻率低,所以铜电阻的体积较大。与铂相比,铜的电阻率低,所以铜电阻的体积较大。上一页 下一页 返 回 第4页/共34页铜电阻的阻值与温度之间的关系为关系是线性的 工业上使用的标准化铜热
4、电阻的R 0按国内统一设计取50和100两种,分度号分别为Cu50和Cu100,相应的分度表可查阅相关资料。上一页 下一页 返 回 第5页/共34页2.热电阻的结构上一页 下一页 返 回普通工业用热电阻式温度传感器第6页/共34页铜热电阻结构示意图 铂热电阻结构示意图 上一页 下一页 返 回 第7页/共34页6.2.2 半导体热敏电阻利用半导体的 利用半导体的电阻值随温度显著变化 电阻值随温度显著变化的特性制成 的特性制成由 由金属氧化物 金属氧化物和 和化合物 化合物按不同的配方比例 按不同的配方比例烧结 烧结优 优 点:点:(1)(1)热敏电阻的温度系数比金属大(热敏电阻的温度系数比金属大
5、(4 4 9 9倍)倍)(2)(2)电 电阻 阻率 率大 大,体 体积 积小 小,热 热惯 惯性 性小 小,适 适于 于测 测量 量点 点温 温、表面温度及快速变化的温度。表面温度及快速变化的温度。(3)(3)结构简单、机械性能好。结构简单、机械性能好。缺点:缺点:线性度较差,复现性和互换性较差。线性度较差,复现性和互换性较差。上一页 下一页 返 回 第8页/共34页热敏电阻分类:正温度系数(PTC)负温度系数(NTC)临界温度系数(CTR)热敏电阻典型特性 上一页 下一页 返 回 第9页/共34页PTC PTC热敏电阻 热敏电阻正温度系数 正温度系数 钛酸钡掺合稀土元素烧结而成 钛酸钡掺合稀
6、土元素烧结而成 用途:彩电消磁,各种电器设备的过热保护,用途:彩电消磁,各种电器设备的过热保护,发热源的定温控制,限流元件 发热源的定温控制,限流元件。CTR CTR热敏电阻 热敏电阻负温度系数 负温度系数 以三氧化二钒与钡、硅等氧化物,在磷、硅氧化 以三氧化二钒与钡、硅等氧化物,在磷、硅氧化 物的弱还原气氛中混合烧结而成 物的弱还原气氛中混合烧结而成 用途:温度开关。用途:温度开关。NTC NTC热敏电阻 热敏电阻很高的负电阻温度系数 很高的负电阻温度系数 主要由 主要由Mn Mn、Co Co、Ni Ni、Fe Fe、Cu Cu等过渡金属氧化物 等过渡金属氧化物 混合烧结而成 混合烧结而成
7、应用:点温、表面温度、温差、温场等测量 应用:点温、表面温度、温差、温场等测量 自动控制及电子线路的热补偿线路 自动控制及电子线路的热补偿线路上一页 下一页 返 回 第10页/共34页NTC热敏电阻1.热敏电阻的主要特性2.热敏电阻的结构3.热敏电阻的主要参数4.热敏电阻的线性化上一页 下一页 返 回 第11页/共34页1.热敏电阻的主要特性 温度特性 伏安特性上一页 下一页 返 回 第12页/共34页 温度特性NTC型热敏电阻,在较小的温度范围内,电阻-温度特性 式中 R T,R 0 热敏电阻在绝对温度T,T 0 时的阻值();T 0,T 介质的起始温度和变化温度(K);t 0,t 介质的起
8、始温度和变化温度();B 热敏电阻材料常数,一般为20006000K,其大小取决于热敏电阻的材料。上一页 下一页 返 回 第13页/共34页若已知两个电阻值以及相应的温度值,就可求得B值。一般取20 和100 时的电阻R 20 和R 100 计算B值,即将T=373K,T 0=293K代入上式,则将B值及R 0=R 20 代入式就确定了热敏电阻的温度特性:上一页 下一页 返 回 第14页/共34页 B和值是表征热敏电阻材料性能的两个重要参数,热敏电阻的电阻温度系数比金属丝的高很多,所以它的灵敏度很高。热敏电阻的电阻温度系数热敏电阻在其本身温度变化 热敏电阻在其本身温度变化1 1 时,电阻值的相
9、对变化量 时,电阻值的相对变化量上一页 下一页 返 回 第15页/共34页 伏安特性n n 在稳态情况下,通过热敏电阻的电流 在稳态情况下,通过热敏电阻的电流I I与其两 与其两端的电压 端的电压U U之间的关系,之间的关系,上一页 下一页 返 回 第16页/共34页伏安特性当流过热敏电阻的电流很小时 当流过热敏电阻的电流很小时:不 不足 足以 以使 使之 之加 加热 热。电 电阻 阻值 值只 只决 决定 定于 于环 环境 境温 温度 度,伏 伏安 安特 特性 性是直线,遵循欧姆定律。主要用来 是直线,遵循欧姆定律。主要用来测温 测温。当电流增大到一定值时:当电流增大到一定值时:流 流过 过热
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