熱電阻式傳感器

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1、7.3熱電阻式傳感器7.3.1金屬熱電阻7.3.2半導(dǎo)體熱敏電阻7.3.3熱電阻式傳感器的應(yīng)用基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度而變化的特性。優(yōu)點(diǎn)：信號可以遠(yuǎn)傳、靈敏度高、無參比溫度。金屬熱電阻穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高，可作為基準(zhǔn)儀表。缺點(diǎn)：電源激勵、自熱現(xiàn)象，影響精度。7.3.1金屬熱電阻作為熱電阻的材料要求：電阻溫度系數(shù)要大，以提高熱電阻的靈敏度；電阻率盡可能大，以便減小電阻體尺寸；熱容量要小，以便提高熱電阻的響應(yīng)速度；在測量范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能；電阻與溫度的關(guān)系最好接近于線性；應(yīng)有良好的可加工性，且價(jià)格便宜。熱電阻＝電阻體（最主要部分）＋絕緣套管＋接線盒使用最廣泛的熱電阻

2、材料是鉑和銅1.常用熱電阻鉑熱電阻主要作為標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì)，廣泛應(yīng)用于溫度基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)的傳遞。銅熱電阻測量精度要求不高且溫度較低的場合，測量范圍一般為―50～150℃。⑴鉑熱電阻目前最好材料長時(shí)間穩(wěn)定的復(fù)現(xiàn)性可達(dá)10-4K，是目前測溫復(fù)現(xiàn)性最好的一種溫度計(jì)。鉑電阻的精度與鉑的提純程度有關(guān)百度電阻比W（100）越高，表示鉑絲純度越高，國際實(shí)用溫標(biāo)規(guī)定，作為基準(zhǔn)器的鉑電阻，W（100）≥1.3925目前技術(shù)水平已達(dá)到W（100）＝1.3930，相當(dāng)于99.9995%工業(yè)用鉑電阻的純度W（100）為1.387～1.390。鉑絲的電阻值與溫度之間的關(guān)系，即特性方程如下:當(dāng)溫度t在0℃≤t≤65

3、0℃時(shí)：國內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻，W（100）≥1.391，R0分為10Ω和100Ω兩種，分度號分別為Pt10和Pt100，并給出其分度表（給出阻值和溫度的關(guān)系）當(dāng)溫度t在－200℃≤t≤0℃時(shí)：⑵銅熱電阻應(yīng)用：測量精度要求不高且溫度較低的場合測量范圍：―50～150℃優(yōu)點(diǎn)：溫度范圍內(nèi)線性關(guān)系好，靈敏度比鉑電阻高，容易提純、加工，價(jià)格便宜，復(fù)制性能好。缺點(diǎn)：易于氧化，一般只用于150℃以下的低溫測量和沒有水分及無侵蝕性介質(zhì)的溫度測量。與鉑相比，銅的電阻率低，所以銅電阻的體積較大。銅電阻的阻值與溫度之間的關(guān)系為工業(yè)上使用的標(biāo)準(zhǔn)化銅熱電阻的R0按國內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計(jì)取50Ω和100Ω兩種

4、，分度號分別為Cu50和Cu100，相應(yīng)的分度表可查閱相關(guān)資料。A、B、C為常數(shù)，常取A＝(4.25～4.28)×10-3/℃….銅熱電阻2.熱電阻的結(jié)構(gòu)普通工業(yè)用熱電阻式溫度傳感器熱電阻的結(jié)構(gòu)電阻絲采用無感繞法（兩線圈電流流向相反，電感互相抵消）繞在絕緣支架上，圖b所示。1—電阻體；2—瓷絕緣套管；3—不銹鋼套管；4—安裝固定件；5—引線口；6—接線盒；7—芯柱；8—電阻絲；9—保護(hù)膜；10—引線端熱電阻結(jié)構(gòu)小型鉑熱電阻汽車用水溫傳感器及水溫表銅熱電阻7.3.2半導(dǎo)體熱敏電阻利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度顯著變化的特性制成由金屬氧化物和化合物按不同的配方比例燒結(jié)優(yōu)點(diǎn)：熱敏電阻的溫度系數(shù)

5、比金屬大（4～9倍）電阻率大，體積小，熱慣性小，適于測量點(diǎn)溫、表面溫度及快速變化的溫度。結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)械性能好。缺點(diǎn)：線性度較差，復(fù)現(xiàn)性和互換性較差。1.熱敏電阻特點(diǎn)與類型正溫度系數(shù)(PTC)負(fù)溫度系數(shù)(NTC)臨界溫度系數(shù)(CTR)熱敏電阻典型特性PTC熱敏電阻－正溫度系數(shù)鈦酸鋇摻合稀土元素?zé)Y(jié)而成用途：各種電器設(shè)備的過熱保護(hù)，發(fā)熱源的定溫控制，限流元件。CTR熱敏電阻－臨界溫度系數(shù)以三氧化二釩與鋇、硅等氧化物，在磷、硅氧化物在弱還原氣氛中混合燒結(jié)而成。在某個(gè)溫度上電阻值急劇變化,具有開關(guān)特性。用途：溫度開關(guān)熱敏電阻分類熱敏電阻分類NTC熱敏電阻－很高的負(fù)電阻溫度系數(shù)主要由Mn、C

6、o、Ni、Fe、Cu等過渡金屬氧化物混合燒結(jié)而成，改變混合物的成分和配比就可以獲得測溫范圍、阻值及溫度系數(shù)不同的NTC熱敏電阻。應(yīng)用：點(diǎn)溫、表面溫度、溫差、溫場等測量自動控制及電子線路的熱補(bǔ)償線路2.熱敏電阻的結(jié)構(gòu)構(gòu)成：熱敏探頭、引線、殼體二端和三端器件：為直熱式，即熱敏電阻直接由連接的電路獲得功率；四端器件：旁熱式體積達(dá)到小型化與超小型化。熱敏電阻的結(jié)構(gòu)形式熱敏電阻外形MF12型NTC熱敏電阻聚脂塑料封裝熱敏電阻其他形式的熱敏電阻玻璃封裝NTC熱敏電阻MF58型熱敏電阻其他形式的熱敏電阻帶安裝孔的熱敏電阻大功率PTC熱敏電阻其他形式的熱敏電阻貼片式NTC熱敏電阻其他形式的熱敏電阻

7、MF58型（珠形）高精度負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻MF5A-3型熱敏電阻非標(biāo)熱敏電阻3.熱敏電阻的主要特性⑴溫度特性NTC型熱敏電阻，在較小的溫度范圍內(nèi)，電阻-溫度特性式中RT,R0——熱敏電阻在絕對溫度T，T0時(shí)的阻值(Ω)；T0,T——介質(zhì)的起始溫度和變化溫度（K）；t0,t——介質(zhì)的起始溫度和變化溫度（℃）；B——熱敏電阻材料常數(shù)，一般為2000～6000K，其大小取決于熱敏電阻的材料。若已知兩個(gè)電阻值以及相應(yīng)的溫度值，就可求得B值。一般取20℃和100℃時(shí)的電阻R20