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1、第三章温度传感器第三章温度传感器1 1第1页，本讲稿共42页 一、温度的基本概念一、温度的基本概念温度：衡量物体冷热程度的物理量。温度的高低反映温度：衡量物体冷热程度的物理量。温度的高低反映了物体内部分子运动平均动能的大小。了物体内部分子运动平均动能的大小。温标：表示温度大小的尺度是温度的标尺。温标：表示温度大小的尺度是温度的标尺。u热力学温标热力学温标thermodynamictemperaturescaleu国际实用温标国际实用温标Internationalpracticaltemperaturescaleu摄氏温标摄氏温标Celsiustemperaturescaleu华氏温标华氏温标F
2、ahrenheittemperaturescale第2页，本讲稿共42页 二、温度传感器的特点与分类二、温度传感器的特点与分类u随物体的热膨胀相对变化而引起的体积变化随物体的热膨胀相对变化而引起的体积变化u蒸气压的温度变化蒸气压的温度变化u电极的温度变化电极的温度变化u热电偶产生的电动势热电偶产生的电动势u光电效应光电效应u热电效应热电效应u介电常数、导磁率的温度变化介电常数、导磁率的温度变化u物质的变色、融解物质的变色、融解u强性振动温度变化强性振动温度变化u热放射热放射u热噪声热噪声1 1 温度传感器的物理原理温度传感器的物理原理(11)(11)第3页，本讲稿共42页特性与温度之间的关系要
3、适中，并容易检特性与温度之间的关系要适中，并容易检 测和处理，测和处理，且随温度呈线性变化且随温度呈线性变化除温度以外，特性对其它物理量的灵敏度要低除温度以外，特性对其它物理量的灵敏度要低特性随时间变化要小特性随时间变化要小重复性好，没有滞后和老化重复性好，没有滞后和老化灵敏度高，坚固耐用，体积小，对检测对象的影灵敏度高，坚固耐用，体积小，对检测对象的影响要小响要小机械性能好，耐化学腐蚀，耐热性能好机械性能好，耐化学腐蚀，耐热性能好能大批量生产，价格便宜能大批量生产，价格便宜无危险性，无公害等无危险性，无公害等2.2.温度传感器应满足的条件温度传感器应满足的条件第4页，本讲稿共42页3.3.温
4、度传感器的种类及特点温度传感器的种类及特点l接触式温度传感器l 非接触式温度传感器接触式温度传感器是将测温敏感元件直接与被测介质接触，使被接触式温度传感器是将测温敏感元件直接与被测介质接触，使被测介质与测温敏感元件进行充分热交换，当两者具有相同温度时，测介质与测温敏感元件进行充分热交换，当两者具有相同温度时，达到测量的目的。这种传感器的测量精度较高，但由于被测介质达到测量的目的。这种传感器的测量精度较高，但由于被测介质的热量传递给传感器，从而降低了被测介质的温度，特别是被测的热量传递给传感器，从而降低了被测介质的温度，特别是被测介质热容量较小时，会给测量带来误差。介质热容量较小时，会给测量带来
5、误差。非接触式温度传感器主要是利用被测物体热辐射而发出红外线，非接触式温度传感器主要是利用被测物体热辐射而发出红外线，从而测量物体的温度，可进行遥测。其制造成本较高，测量精从而测量物体的温度，可进行遥测。其制造成本较高，测量精度却较低。优点是：不从被测物体上吸收热量；不会干扰被测度却较低。优点是：不从被测物体上吸收热量；不会干扰被测对象的温度场；连续测量不会产生消耗；反应快等。对象的温度场；连续测量不会产生消耗；反应快等。第5页，本讲稿共42页温差热电偶（简称热电偶）是目前温度测量中使用最普遍温差热电偶（简称热电偶）是目前温度测量中使用最普遍的传感元件之一。的传感元件之一。特点：特点：结构简单
6、，测量范围宽、准确度高、热惯性小，输出结构简单，测量范围宽、准确度高、热惯性小，输出信号为电信号信号为电信号便于远传或信号转换，还能用来测量便于远传或信号转换，还能用来测量流体的流体的温度温度、测量、测量固体以及固体壁面的温度固体以及固体壁面的温度。微型热电偶还可用于。微型热电偶还可用于快速及动态温度快速及动态温度的测量。的测量。第二节第二节 热电偶温度传感器热电偶温度传感器热电偶的工作原理热电偶的工作原理热电偶回路的性质热电偶回路的性质热电偶的常用材料与结构热电偶的常用材料与结构冷端处理及补偿冷端处理及补偿第6页，本讲稿共42页两两种种不不同同的的导导体体或或半半导导体体A A和和B B组组
7、合合成成闭闭合合回回路路，若若导导体体A A和和B B的的连连接接处处温温度度不不同同（设设T TT T0 0），则则在在此此闭闭合合回回路路中中就就有有电电流流产产生生，也也就就是是说说回回路路中中有有电电动动势势存存在在，这这种种现现象象叫叫做做热热电电效效应应。这这种种现现象象早早在在18211821年年首首先先由由西西拜拜克克（SeeSeebackback）发发现现,所所以以又又称称西西拜克效应。拜克效应。热电偶原理图热电偶原理图TT0AB 一、工作原理一、工作原理回回路路中中所所产产生生的的电电动动势势，叫叫热热电电势势。热热电电势势thermo-electric force由由两两
8、部部分分组组成成，即即温温差差电势和接触电势。电势和接触电势。热端热端冷端冷端第7页，本讲稿共42页1.1.接触电势接触电势+ABTeAB(T)-eAB(T)导体导体A、B结点在温度结点在温度T 时形成的接触电动势；时形成的接触电动势；e单位电荷，单位电荷，e=1.610-19C；k波尔兹曼常数，波尔兹曼常数，k=1.3810-23J/K；NA、NB 导体导体A、B在温度为在温度为T 时的电子密度。时的电子密度。接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关。接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关。接触电势接触电势原理图原理图第8页，本讲稿共42页AeA(T,To)ToTeA(T，T0
9、)导体导体A两端温度为两端温度为T、T0时形成的温差电动势；时形成的温差电动势；T，T0高低端的绝对温度；高低端的绝对温度；A汤姆逊系数，表示导体汤姆逊系数，表示导体A两端的温度差为两端的温度差为1时所产生的温差电时所产生的温差电动势，例如在动势，例如在0时，铜的时，铜的=2V/。2.温差电势温差电势温差电势原理图温差电势原理图第9页，本讲稿共42页由由导导体体材材料料A、B组组成成的的闭闭合合回回路路，其其接接点点温温度度分分别别为为T、T0,如如果果TT0，则则必必存存在在着着两两个个接接触触电电势势和和两两个个温温差差电电势势，回路总电势：回路总电势：T0TeAB(T)eAB(T0)eA
10、(T,T0)eB(T,T0)AB3.回路总电势回路总电势NAT、NAT0导体导体A在结点温度为在结点温度为T和和T0时的电子密度；时的电子密度；NBT、NBT0导体导体B在结点温度为在结点温度为T和和T0时的电子密度；时的电子密度；A、B导体导体A和和B的汤姆逊系数。的汤姆逊系数。第10页，本讲稿共42页导导体体材材料料确确定定后后，热热电电势势的的大大小小只只与与热热电电偶偶两两端端的的温温度度有有关关。如如果果使使E EABAB(T T0 0)=)=常常数数，则则回回路路热热电电势势E EABAB(T T，T T0 0)就就只只与与温温度度T T有有关关，而而且且是是T T的的单单值值函函
11、数数，这这就是利用热电偶测温的原理。就是利用热电偶测温的原理。只有当热电偶两端温度不同，热电偶的两导体材料只有当热电偶两端温度不同，热电偶的两导体材料不同时才能有热电势产生。不同时才能有热电势产生。热电偶回路热电势的大小只与组成热电偶的材料及两热电偶回路热电势的大小只与组成热电偶的材料及两端温度有关；与热电偶的长度、粗细无关。端温度有关；与热电偶的长度、粗细无关。只有用不同性质的导体只有用不同性质的导体(或半导体或半导体)才能组合成热电偶；才能组合成热电偶；相同材料不会产生热电势，因为当相同材料不会产生热电势，因为当A、B两种导体是同两种导体是同一种材料时，一种材料时，ln(NA/NB)=0，
12、也即，也即EAB(T，T0)=0。第11页，本讲稿共42页在在实实际际测测量量中中只只需需用用仪仪表表测测出出回回路路中中总总电电势势即即可可。由由于于温温差差电电势势与与接接触触电电势势相相比比较较，其其值值很很小小，因因此此，在在工工程程技技术术中认为热电势近似等于接触电势。中认为热电势近似等于接触电势。在在工工程程应应用用中中，测测出出回回路路总总电电势势后后，用用查查热热电电偶偶分分度度表表的的方方法法确定被测温度。确定被测温度。说明说明第12页，本讲稿共42页由由一一种种均均质质导导体体组组成成的的闭闭合合回回路路，不不论论其其导导体体是是否否存存在在温温度度梯梯度度，回回路路中中没
13、没有有电电流流(即即不不产产生生电电动动势势)；反反之之，如如果果有有电电流流流流动动，此此材材料料则则一一定定是是非非均均质质的的，即即热热电电偶偶必必须须采采用用两两种不同材料作为电极。种不同材料作为电极。二、热电偶回路的性质二、热电偶回路的性质1.1.均质导体定律均质导体定律第13页，本讲稿共42页E总总=EAB（T）+EBC（T）+ECA（T）=0三种不同导体组成的热电偶回路TABCTT2.2.中间导体定律中间导体定律一个由几种不同导体材料连接成的闭合回路，只要一个由几种不同导体材料连接成的闭合回路，只要它们彼此连接的接点温度相同，则此回路各接点产它们彼此连接的接点温度相同，则此回路各
14、接点产生的热电势的代数和为零。生的热电势的代数和为零。如图，由A、B、C三种材料组成的闭合回路，则第14页，本讲稿共42页两点结论：两点结论：l）将将第第三三种种材材料料C接接入入由由A、B组组成成的的热热电电偶偶回回路路，如如图图，则则图图a中中的的A、C接接点点2与与C、A的的接接点点3，均均处处于于相相同同温温度度T0之之中，此回路的总电势不变，即中，此回路的总电势不变，即同同理理，图图b中中C、A接接点点2与与C、B的的接接点点3，同同处处于于温温度度T0之之中，此回路的电势也为：中，此回路的电势也为：T2T1AaBC23EABAT023ABEABT1T2 CT0EAB（T1,T2）=
15、EAB（T1）-EAB（T2）(a)(b)T0T0EAB(T1,T2)=EAB(T1)-EAB（T2）第三种材料第三种材料接入热电偶接入热电偶回路图回路图第15页，本讲稿共42页ET0T0TET0T1T1T电位计接入热电偶回路根据上述原理，在热电偶回路中接入电位计根据上述原理，在热电偶回路中接入电位计E，只，只要保证电位计与连接热电偶处的接点温度相等，不会要保证电位计与连接热电偶处的接点温度相等，不会影响回路中原来的热电势，接入的方式见下图所示。影响回路中原来的热电势，接入的方式见下图所示。第16页，本讲稿共42页EAB（T,T0）=EAC（T,T0）+ECB（T,T0）T0TEBA(T,T0
16、)BAT0TEAC(T,T0)ACT0TECB(T,T0)CB2）如果任意两种导体材料的热电势是已知的，它）如果任意两种导体材料的热电势是已知的，它们的冷端和热端的温度又分别相等，如图所示，它们的冷端和热端的温度又分别相等，如图所示，它们相互间热电势的关系为：们相互间热电势的关系为：第17页，本讲稿共42页3.3.中间温度定律中间温度定律 如如果果不不同同的的两两种种导导体体材材料料组组成成热热电电偶偶回回路路,其其接接点点温温度度分分别别为为T1、T2(如如图图所所示示)时时,则则其其热热电电势势为为EAB(T1,T2)；当当接接点点温温度度为为T2、T3时时，其其热热电电势势为为EAB(T
17、2,T3)；当当接接点点温温度度为为T1、T3时，其热电势为时，其热电势为EAB(T1,T3)，则，则BBA T2 T1 T3 AABEAB（T1,T3）=EAB（T1,T2）+EAB（T2,T3）第18页，本讲稿共42页EAB（T1,T3）=EAB（T1,0）+EAB（0,T3）=EAB（T1,0）-EAB（T3,0）=EAB（T1）-EAB（T3）ABT1T2T2ABT0T0热电偶补偿热电偶补偿导线接线图导线接线图E对于冷端温度不是零度时，热电偶如何分度表的问题提供了依据。对于冷端温度不是零度时，热电偶如何分度表的问题提供了依据。如当如当T2=0时，则：时，则：只要只要T1、T0不变，接入
18、不变，接入AB后不管接点温度后不管接点温度T2如何变化，都如何变化，都不影响总热电势。这便是引入补偿导线原理。不影响总热电势。这便是引入补偿导线原理。EAB=EAB(T1)EAB(T0)说明：当在原来热电偶回路中分别引入与导体材料说明：当在原来热电偶回路中分别引入与导体材料A、B同样同样热电特性的材料热电特性的材料A、B(如图如图)即引入所谓补偿导线时，当即引入所谓补偿导线时，当EAA(T2)=EBB(T2)时，则回路总电动势为时，则回路总电动势为第19页，本讲稿共42页例题例题解：根据中间导体定律结论公式，有解：根据中间导体定律结论公式，有解：根据中间导体定律结论公式，有解：根据中间导体定律
19、结论公式，有E EABAB（T,TT,T0 0）=E=EACAC（T,TT,T0 0）+E+ECBCB（T,TT,T0 0）依题意可知，依题意可知，依题意可知，依题意可知，E EACAC（T,TT,T0 0）13.967mV13.967mV；E ECBCB（T,TT,T0 0）8.345mV8.345mV则则则则 E EABAB(T,T(T,T0 0)13.967mV13.967mV8.345mV8.345mV5.622 mV5.622 mV因此，在此特定条件下材料因此，在此特定条件下材料因此，在此特定条件下材料因此，在此特定条件下材料A A与材料与材料与材料与材料B B配对后的热电势为配对后
20、的热电势为配对后的热电势为配对后的热电势为5.622 5.622 mVmV。已知在某特定条件下材料已知在某特定条件下材料已知在某特定条件下材料已知在某特定条件下材料A A与铂配对的热电动势为与铂配对的热电动势为与铂配对的热电动势为与铂配对的热电动势为13.967mV13.967mV，材料，材料，材料，材料B B与铂配对的热电动势为与铂配对的热电动势为与铂配对的热电动势为与铂配对的热电动势为8.345mV8.345mV，求出在此特定条，求出在此特定条，求出在此特定条，求出在此特定条件下材料件下材料件下材料件下材料A A与材料与材料与材料与材料B B配对后的热电势。配对后的热电势。配对后的热电势。
21、配对后的热电势。第20页，本讲稿共42页热电偶材料应满足：热电偶材料应满足：l物理性能稳定，热电特性不随时间改变；物理性能稳定，热电特性不随时间改变；l化学性能稳定，以保证在不同介质中测量时不被腐蚀；化学性能稳定，以保证在不同介质中测量时不被腐蚀；l热电势高，导电率高，且电阻温度系数小；热电势高，导电率高，且电阻温度系数小；l便于制造；便于制造；l复现性好，便于成批生产。复现性好，便于成批生产。三、热电偶的常用材料与结构三、热电偶的常用材料与结构第21页，本讲稿共42页 1 1铂铂铂铑热电偶铂铑热电偶(S(S型型)分度号分度号LB3LB3测量温度：长期：测量温度：长期：1300、短期：、短期：
22、1600。（一）热电偶常用材料（一）热电偶常用材料2 2镍铬镍铬镍硅镍硅(镍铝镍铝)热电偶热电偶(K(K型型)分度号分度号EU2EU2测量温度：长期测量温度：长期1000，短期，短期1300。3 3镍铬镍铬考铜热电偶考铜热电偶(E(E型型)分度号分度号EA2EA2测量温度：长期测量温度：长期600，短期，短期800。4 4铂铑铂铑3030铂铑铂铑6 6热电偶热电偶(B(B型型)分度号分度号LL2LL2测量温度：长期可到测量温度：长期可到1600，短期可达，短期可达1800。第22页，本讲稿共42页方法方法u冰点槽法冰点槽法u计算修正法计算修正法u补正系数法补正系数法u零点迁移法零点迁移法u冷端
23、补偿器法冷端补偿器法u软件处理法软件处理法四、冷端处理及补偿四、冷端处理及补偿原因原因l热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差，为热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差，为保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须使冷端保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须使冷端温度保持恒定；温度保持恒定；l热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度0为依据，为依据，否则会产生误差。否则会产生误差。第23页，本讲稿共42页1.1.冰点槽法冰点槽法把把热热电电偶偶的的参参比比端端置置于于冰冰水水混混合合物物容容器器里里，使使T0=0。这这种种办办法法仅仅限限于于科科学学实实
24、验验中中使使用用。为为了了避避免免冰冰水水导导电电引引起起两两个个连连接接点点短短路路，必必须须把把连连接接点点分分别别置置于于两两个个玻玻璃璃试试管管里里，浸浸入入同同一一冰冰点槽，使相互绝缘。点槽，使相互绝缘。mVABABTCC仪表铜导线试管补偿导线热电偶冰点槽冰水溶液四、冷端处理及补偿四、冷端处理及补偿T0第24页，本讲稿共42页例例用用动动圈圈仪仪表表配配合合热热电电偶偶测测温温时时，如如果果把把仪仪表表的的机机械械零零点点调调到到室室温温TH的的刻刻度度上上,在在热热电电动动势势为为零零时时，指指针针指指示示的的温温度度值值并并不不是是0而而是是TH。而而热热电电偶偶的的冷冷端端温温
25、度度已已是是TH,则则只只有有当当热热端端温温度度T=TH时时，才才能能使使EAB(T,TH)=0，这这样样，指指示示值值就就和和热热端端的的实实际际温温度度一一致致了了。这这种种办办法法非非常常简简便便，而而且且一一劳劳永永逸逸，只只要冷端温度总保持在要冷端温度总保持在TH不变，指示值就永远正确。不变，指示值就永远正确。2.2.零点迁移法零点迁移法应用领域：如果冷端不是应用领域：如果冷端不是0，但十分稳定（如恒温车间或有空，但十分稳定（如恒温车间或有空调的场所）。调的场所）。实质：实质：在测量结果中人为地加一个恒定值在测量结果中人为地加一个恒定值，因为冷端温度稳定，因为冷端温度稳定不变，电动
26、势不变，电动势EAB(TH,0)是常数，利用指示仪表上是常数，利用指示仪表上调整零点调整零点的办法，加大某个适当的值而实现补偿。的办法，加大某个适当的值而实现补偿。第25页，本讲稿共42页3.3.冷端补偿器法冷端补偿器法利利用用不不平平衡衡电电桥桥产产生生热热电电势势补补偿偿热热电电偶偶因因冷冷端端温温度度变变化化而而引引起起热热电电势势的的变变化化值值。不不平平衡衡电电桥桥由由R1、R2、R3(锰锰铜铜丝丝绕绕制制)、RCu(铜铜丝绕制丝绕制)四个桥臂和桥路电源组成。四个桥臂和桥路电源组成。设计时，在设计时，在0下使电桥平衡下使电桥平衡(R1=R2=R3=RCu),此时此时Uab=0,电桥电
27、桥对仪表读数无影响。对仪表读数无影响。冷端补偿器的作用注注意意：桥桥臂臂RCu必必须须和和热热电电偶偶的的冷冷端端靠靠近近，使处于同一温度之下。使处于同一温度之下。mVEAB(T,T0)T0T0TAB+-abUUabRCuR1R2R3RT0RCuUa Uab EAB(T,T0)供电供电4V直流，在直流，在040或或-2020的范围起补偿作用。的范围起补偿作用。注注意意，不不同同材材质质的的热热电电偶偶所所配配的的冷冷端端补补偿偿器器，其其中中的的限限流流电电阻阻R不不一一样，互换时必须重新调整。样，互换时必须重新调整。第26页，本讲稿共42页4.4.软件处理法软件处理法u冷端温度恒定冷端温度恒
28、定T0：但：但T0不为不为0时，只需在采样后时，只需在采样后加加一个与冷端温度对应的常数即可。一个与冷端温度对应的常数即可。u冷端温度冷端温度T0波动：可利用热敏电阻或其它传感器把波动：可利用热敏电阻或其它传感器把T0信信号输入计算机，按照运算公式设计一些程序，便能自动号输入计算机，按照运算公式设计一些程序，便能自动修正。后一种情况必须考虑输入的采样通道中除了热电修正。后一种情况必须考虑输入的采样通道中除了热电动势之外还应该有冷端温度信号，如果多个热电偶的冷动势之外还应该有冷端温度信号，如果多个热电偶的冷端温度不相同，还要分别采样，若占用的通道数太多，端温度不相同，还要分别采样，若占用的通道数
29、太多，宜利用补偿导线把所有的冷端接到同一温度处，只用一宜利用补偿导线把所有的冷端接到同一温度处，只用一个冷端温度传感器和一个修正个冷端温度传感器和一个修正T0的输入通道就可以了。冷的输入通道就可以了。冷端集中，对于提高多点巡检的速度也很有利。端集中，对于提高多点巡检的速度也很有利。第27页，本讲稿共42页热敏电阻是利用某种半导体材料的电阻率随热敏电阻是利用某种半导体材料的电阻率随温度变化而变化的性质制成的温度变化而变化的性质制成的。在在温温度度传传感感器器中中应应用用最最多多的的有有热热电电偶偶、热热电电阻阻（如如铂铂、铜铜电电阻阻温温度度计计等等）和和热热敏敏电电阻阻。热热敏敏电电阻阻发发展
30、展最最为为迅迅速速，由由于于其其性性能能得得到到不不断断改改进进，稳稳定定性性已已大大为为提提高高，在在许许多多场场合合下下（-40350）热热敏敏电电阻阻已逐渐取代传统的温度传感器。已逐渐取代传统的温度传感器。主主要要讲讲述述热热敏敏电电阻阻的的特特点点、分分类类，基基本本参参数数，主要特性和应用等。主要特性和应用等。第三节第三节 热敏电阻温度传感器热敏电阻温度传感器第28页，本讲稿共42页NTC二极管封装二极管封装环氧封装、小型化高精度环氧封装、小型化高精度；响应时响应时间快间快；稳定性好稳定性好根据不同用途有多种封装结根据不同用途有多种封装结构构；使用温区宽；使用温区宽高稳定性、高稳定性
31、、高可靠性高可靠性根据不同用途有多种封装结构根据不同用途有多种封装结构；使用温区宽；使用温区宽；高稳定性、高；高稳定性、高可靠性可靠性；为客户提供多种便捷；为客户提供多种便捷服务服务家用冰箱、空调器家用冰箱、空调器；电；电热水器、整体浴室热水器、整体浴室；冰；冰柜、豆浆机柜、豆浆机环氧封装、小型化、精度高环氧封装、小型化、精度高；可靠性高、；可靠性高、响应时间快响应时间快；引线采用聚脂漆包线、耐热、；引线采用聚脂漆包线、耐热、绝缘性好绝缘性好第29页，本讲稿共42页（一）热敏电阻的特点（一）热敏电阻的特点1 1电阻温度系数的范围甚宽电阻温度系数的范围甚宽2 2材料加工容易、性能好材料加工容易、
32、性能好3 3阻值在阻值在111010M M之间可供自由选择之间可供自由选择4 4稳定性好稳定性好5 5原料资源丰富，价格低廉原料资源丰富，价格低廉 一、热敏电阻的特点与分类一、热敏电阻的特点与分类第30页，本讲稿共42页 1 1正温度系数热敏电阻器（正温度系数热敏电阻器（PTC）PositiveTemperatureCoefficient 2 2负温度系数热敏电阻器（负温度系数热敏电阻器（NTCNTC）NegativeTemperatureCoefficient 3 3突变型负温度系数热敏电阻器（突变型负温度系数热敏电阻器（CTRCTR）ChopTemperatureResistor （二）热
33、敏电阻的分类（二）热敏电阻的分类第31页，本讲稿共42页（一）热敏电阻器的电阻（一）热敏电阻器的电阻温度特性（温度特性（R RT TT T）12340601201600100101102103104105106RT/温度T/C热敏电阻的电阻热敏电阻的电阻-温度特性曲线温度特性曲线1-NTC；2-CTR；3PTC二、热敏电阻器主要特性二、热敏电阻器主要特性Resistance-temperaturecharacteristicofthermistorTT与与RTT特性特性曲线一致。曲线一致。T/第32页，本讲稿共42页为为了了使使用用方方便便，常常取取环环境境温温度度为为25作作为为参参考考温温
34、度度（即即T0=25），则），则NTC热敏电阻器的电阻热敏电阻器的电阻温度关系式：温度关系式：02550751001250.511.522.533.5(25C,1)RT/RT0-T特性曲线RT/R25T/1 1 负电阻温度系数负电阻温度系数(NTC)(NTC)热敏电阻器的温度特性热敏电阻器的温度特性第33页，本讲稿共42页2.2.正电阻温度系数（正电阻温度系数（PTCPTC）热敏电阻器的电阻）热敏电阻器的电阻温度特性温度特性其其特特性性是是利利用用正正温温度度热热敏敏材材料料，在在居居里里点点附附近近结结构构发发生生相相变变引起导电率突变来取得的，典型特性曲线如图引起导电率突变来取得的，典型特
35、性曲线如图104103102100100200PTC热敏电阻器的电阻温度曲线T/C电阻/Tp1Tp2第34页，本讲稿共42页 abcdUmU0I0ImU/VI/mANTC热敏电阻的静态伏安特性热敏电阻的静态伏安特性（二）热敏电阻器的伏安特性（二）热敏电阻器的伏安特性（U UI I）表表示示加加在在其其两两端端的的电电压压和和通通过过的的电电流流，在在热热敏敏电电阻阻器器和和周周围围介介质质热热平平衡衡（即即加加在在元元件件上上的的电电功功率率和和耗耗散散功功率率相相等等）时时的的互相关系。互相关系。1.1.负温度系数（负温度系数（NTCNTC）热敏电阻器的伏安特性）热敏电阻器的伏安特性该该曲曲
36、线线是是在在环环境境温温度度为为T0时时的的静静态介质中测出的静态态介质中测出的静态UI曲线曲线.热热敏敏电电阻阻的的端端电电压压UT和和通通过过它它的的电电流流I有如下关系：有如下关系：T0环境温度；环境温度；T热敏电阻的温升。热敏电阻的温升。第35页，本讲稿共42页104103102101105Um10110210310010-1ImPTC热敏电阻器的静态伏安特性2 2正温度系数（正温度系数（PTCPTC）热敏电阻器的伏安特性）热敏电阻器的伏安特性第36页，本讲稿共42页 三、热敏电阻的基本参数三、热敏电阻的基本参数1.1.标称电阻标称电阻(Nominal Resistance)R(Nom
37、inal Resistance)R2525（冷阻）（冷阻）2.2.材料常数材料常数(Material Constant)B(Material Constant)BNN3.3.电阻温度系数电阻温度系数(Thermal Coefficient ofResistance)(Thermal Coefficient ofResistance)(%/)(%/)4.4.耗散系数耗散系数(Dissipation Constant)(Dissipation Constant)H H5.5.时间常数时间常数(Timr Constant)(Timr Constant)第37页，本讲稿共42页伏安特性伏安特性的位置的
38、位置在仪器仪表中的应用在仪器仪表中的应用U m的左边的左边温温度度计计、温温度度差差计计、温温度度补补偿偿、微微小小温温度度检检测测、温温度度报报警警、温温度度继继电电器器、湿湿度度计计、分分子子量量测测定定、水水分分计计、热热计计、红红外外探探测器、热传导测定、比热测定测器、热传导测定、比热测定U m的附近的附近液位测定、液位检测液位测定、液位检测U m的右边的右边流速计、流量计、气体分析仪、真空计、热导分析流速计、流量计、气体分析仪、真空计、热导分析旁热型旁热型热敏电阻器热敏电阻器风速计、液面计、真空计风速计、液面计、真空计（一）检测和电路用的热敏电阻器（一）检测和电路用的热敏电阻器 （U
39、 m峰值电压）峰值电压）检测用检测用的热敏电阻在仪表中的应用的热敏电阻在仪表中的应用 四、热敏电阻器的应用四、热敏电阻器的应用第38页，本讲稿共42页电路元件电路元件热敏电阻器在仪表中应用分类热敏电阻器在仪表中应用分类在仪器仪表中的应用在仪器仪表中的应用U m的左边的左边偏偏置置线线图图的的温温度度补补偿偿、仪仪表表温温度度补补偿偿、热热电电偶偶温温度度补补偿偿、晶体管温度补偿晶体管温度补偿U m的附近的附近恒压电路、延迟电路、保护电路恒压电路、延迟电路、保护电路U m的右边的右边自动增益控制电路、自动增益控制电路、RC振荡器、振幅稳定电路振荡器、振幅稳定电路测测温温用用的的热热敏敏电电阻阻器
40、器，其其工工作作点点的的选选取取，由由热热敏敏电电阻阻的的伏安特性决定。伏安特性决定。伏安特性伏安特性的位置的位置第39页，本讲稿共42页温度检测用的各种热敏电阻器探头温度检测用的各种热敏电阻器探头1热敏电阻；热敏电阻；2铂丝；铂丝；3银焊；银焊；4钍镁丝；钍镁丝；5绝缘柱；绝缘柱；6玻璃玻璃（二）（二）测温用的热敏电阻器测温用的热敏电阻器1 1、各种热敏电阻传感器结构各种热敏电阻传感器结构第40页，本讲稿共42页2 2、热敏电阻测温电桥热敏电阻测温电桥自热电桥及其等效电路自热电桥及其等效电路第41页，本讲稿共42页（三）热敏电阻作温度补偿用（三）热敏电阻作温度补偿用由由热热敏敏电电阻阻器器RT和和与与温温度度无无关关的的线线性性电电阻阻器器R1和和R2串串并并联联组组成成，补补偿偿温温度度范范围围为为T1T2。对对于于晶晶体体管管低低频频放放大大器器和和功功率率放放大大器器电电路路的的温温度度补补偿偿，可可用用下下列列公公式式确定热敏电阻器的型号：确定热敏电阻器的型号：R(T)R1R2RT温度补偿网络tn=-BN/T2T0为为25BN第42页，本讲稿共42页