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1、传感器与检测技术关于热电阻温度传感器关于热电阻温度传感器第一页，本课件共有52页2传感器与检测技术热电阻热电阻第二页，本课件共有52页3传感器与检测技术2.3.1金属热电阻热电阻金属热电阻热电阻热电阻电阻体（最主要部分）绝缘套管接线盒作为热电阻的材料要求：电阻温度系数要大，以提高热电阻的灵敏度；电阻率尽可能大，以便减小电阻体尺寸；热容量要小，以便提高热电阻的响应速度；在测量范围内，应具有稳定的物理和化学性能；电阻与温度的关系最好接近于线性；应有良好的可加工性，且价格便宜。使用最广泛的热电阻材料是铂和铜第三页，本课件共有52页4传感器与检测技术1.常用热电阻 铂热电阻主要作为标准电阻温度计，广泛
2、应用于温度基准、标准的传递。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。第四页，本课件共有52页5传感器与检测技术其中，Rt：温度为 t 时的电阻；R0：温度为 0 时的电阻；A：常数，3.940 10-2-1 B：常数，-5.84 10-7 -2C：常数，-4.22 10-12 -4 铂热电阻铂热电阻 目前最好材料目前最好材料第五页，本课件共有52页6传感器与检测技术 长时间稳定的复现性可达10-4 K，是目前测温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铂电阻的精度与铂的提纯程度有关 百度电阻比百度电阻比 W（100）越高，表示铂丝纯度越高，）越高，表示
3、铂丝纯度越高，国际实用温标规定，作为基准器的铂电阻，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目前技术水平已达到W（100）1.3930，工业用铂电阻的纯度工业用铂电阻的纯度W（100）为）为1.3871.390。第六页，本课件共有52页7传感器与检测技术第七页，本课件共有52页8传感器与检测技术国内统一设计的工业用标准铂电阻，国内统一设计的工业用标准铂电阻，W（100）1.391，R0分为分为50和和100两种，分度号分别为两种，分度号分别为 Pt50 和和 Pt100其分度表（给出阻值和温度的关系）其分度表（给出阻值和温度的关系）第八页，本课件共有52
4、页9传感器与检测技术第九页，本课件共有52页10传感器与检测技术 铜热电阻铜热电阻应 用：测量精度要求不高且温度较低的场合测量范围：50150优 点：温度范围内线性关系好，灵敏度比铂电阻高，容易提纯、加工，价格便宜，复制性能好。缺 点：易于氧化，一般只用于150以下的低温测量和没有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。第十页，本课件共有52页11传感器与检测技术模型模型1：其中，其中，A、B、C为常数：为常数：A=4.28899 10-3/B=-2.133 10-7/2 C=1.233 10-9/3-50 150 精确计算时精确计算时第十一页，本课件共有5
5、2页12传感器与检测技术简便计算，常用二项式计算简便计算，常用二项式计算简便计算，常用二项式计算简便计算，常用二项式计算其中，Rt、R0 温度为 t 和 t 0时的电阻；温度为 t 0 时的温度系数。模型模型2：第十二页，本课件共有52页13传感器与检测技术几种常用金属热电阻材料参数几种常用金属热电阻材料参数材料温度系数（1/）比电阻（mm2/m）温度范围（）特 性铂3.9210-30.0981-200 +650近线性铜4.2510-30.0170-50 +150线性铁6.5010-30.0910-50 +150非线性铁6.6010-30.1210-50 +100非线性第十三页，本课件共有52
6、页14传感器与检测技术国际温标国际温标国际温标国际温标IPTS-68IPTS-68规定：在规定：在规定：在规定：在 259.34 630.74 259.34 630.74 内，内，内，内，以铂电阻作为温度基准器以铂电阻作为温度基准器以铂电阻作为温度基准器以铂电阻作为温度基准器 优点优点优点优点：（：（：（：（1 1）易提纯；）易提纯；）易提纯；）易提纯；（2 2）在高温和氧化性介质中性能稳定；）在高温和氧化性介质中性能稳定；）在高温和氧化性介质中性能稳定；）在高温和氧化性介质中性能稳定；（3 3）输出近线性；）输出近线性；）输出近线性；）输出近线性；（4 4）测量精度高。）测量精度高。）测量精
7、度高。）测量精度高。分度表分度表分度表分度表 R R0 0=50=50 和和和和 100 100 时的时的时的时的 R Rt t t t 关系关系关系关系第十四页，本课件共有52页15传感器与检测技术优 点（1）易提纯；（2）物理、化学特性稳定；（3）输出近线性；（4）价格低廉。缺 点（1）电阻率低；（2）体积较大，热惯性较大；（3）温度高于100易氧化。第十五页，本课件共有52页16传感器与检测技术3、其它热电阻、其它热电阻 低温、超低温低温、超低温材料温度范围优 点缺点铟电阻室温 4.3K4.2 15K，灵敏度是铂的10倍。材料软，重复性差。锰电阻63 2K（-271 -210）灵敏度高材
8、料脆，难拉成丝。碳电阻-273 -268.5液氦温域价格低廉，对磁场不敏感。热稳定差第十六页，本课件共有52页17传感器与检测技术两线制两线制指示仪表指示仪表r rrRt三、热电阻传感器的测量电路三、热电阻传感器的测量电路生产现场生产现场控制室控制室控制室控制室第十七页，本课件共有52页18传感器与检测技术两线制第十八页，本课件共有52页19传感器与检测技术电桥平衡时：若保证 Ra=Rb，则有：可见 r1，r2 对测量结果的影响较大第十九页，本课件共有52页20传感器与检测技术1、三线制、三线制第二十页，本课件共有52页21传感器与检测技术电桥平衡时：若保证 Ra=Rb，则有：r1，r2 的影
9、响有了一定的减小第二十一页，本课件共有52页22传感器与检测技术第二十二页，本课件共有52页23传感器与检测技术电桥平衡时：若保证 Ra=Rb，则有：r1，r3 的影响减小得更小。第二十三页，本课件共有52页24传感器与检测技术（1）不受其它条件约束；）不受其它条件约束；）不受其它条件约束；）不受其它条件约束；（2 2）恒流源）恒流源 I 稳定。稳定。电位差计电位差计电位差计电位差计2、四线制、四线制第二十四页，本课件共有52页25传感器与检测技术第二十五页，本课件共有52页26传感器与检测技术四、热电阻应用举例四、热电阻应用举例例例1 1：测量真空度：测量真空度I恒温容器恒温容器被测介质被测
10、介质玻璃管玻璃管铂电阻丝铂电阻丝第二十六页，本课件共有52页27传感器与检测技术 第第第第 i i 种气体的导热系数种气体的导热系数种气体的导热系数种气体的导热系数 第第第第 i i 种气体的百分含量种气体的百分含量种气体的百分含量种气体的百分含量 已知已知已知已知 可测量可测量可测量可测量 可求出可求出可求出可求出A 参考室参考室参考室参考室 工作室工作室工作室工作室例例2：气体成分分析仪：气体成分分析仪第二十七页，本课件共有52页28传感器与检测技术2.3.2 半导体热敏电阻传感器半导体热敏电阻传感器第二十八页，本课件共有52页29传感器与检测技术第二十九页，本课件共有52页30传感器与检
11、测技术一、热敏电阻的结构和特点一、热敏电阻的结构和特点玻璃壳玻璃壳热敏电阻热敏电阻引线引线（a a）珠状）珠状）珠状）珠状 （b b）片状）片状）片状）片状 （c c）杆状）杆状）杆状）杆状 （d d）垫圈状）垫圈状）垫圈状）垫圈状金属氧化物：钴金属氧化物：钴金属氧化物：钴金属氧化物：钴CoCo、锰、锰、锰、锰MnMn、镍、镍、镍、镍Ni Ni 等的氧化物等的氧化物等的氧化物等的氧化物采用不同比例配方、高温烧结而成。采用不同比例配方、高温烧结而成。采用不同比例配方、高温烧结而成。采用不同比例配方、高温烧结而成。优点优点优点优点：（：（：（：（1 1）结构简单、体积小、可测点温度；）结构简单、体
12、积小、可测点温度；）结构简单、体积小、可测点温度；）结构简单、体积小、可测点温度；（2 2）电阻温度系数大，灵敏度高（）电阻温度系数大，灵敏度高（）电阻温度系数大，灵敏度高（）电阻温度系数大，灵敏度高（1010倍）；倍）；倍）；倍）；（3 3）电阻率高、热惯性小、适宜动态测量。）电阻率高、热惯性小、适宜动态测量。）电阻率高、热惯性小、适宜动态测量。）电阻率高、热惯性小、适宜动态测量。第三十页，本课件共有52页31传感器与检测技术参 数单 位定 义标称阻值RH（冷电阻）(250.2)时测得的阻值。温度系数t1/20 时的电阻温度系数。散热系数H（耗散系数）W/自身发热使温度比环境温度高出1 所需
13、要的功率。时间常数秒（s）从温度t0的介质移入温度为t的介质中，温度升高t=0.632(t-t0)所需时间。热敏电阻的主要参数热敏电阻的主要参数第三十一页，本课件共有52页32传感器与检测技术用途标准阻值25（k）额定功率（W）时间常数（s）耗散系数（mW/）温度补偿0.01 150.55温度补偿0.82 3000.254温度补偿10 10000.5 1157 7.6测控温6.8 10000.4 207 7.6测控温3 1000.03 0.57 7.6第三十二页，本课件共有52页33传感器与检测技术二、热敏电阻的温度特性二、热敏电阻的温度特性负温度系数热敏电阻：负温度系数热敏电阻：负温度系数热
14、敏电阻：负温度系数热敏电阻：NTC NTC 正温度系数热敏电阻：正温度系数热敏电阻：正温度系数热敏电阻：正温度系数热敏电阻：PTC PTC 临界温度系数热敏电阻：临界温度系数热敏电阻：临界温度系数热敏电阻：临界温度系数热敏电阻：CRT CRT 第三十三页，本课件共有52页34传感器与检测技术试验求试验求A、B：1、NTC的的 R-T 特性特性第三十四页，本课件共有52页35传感器与检测技术 0 （273.15K）0 时的阻值时的阻值TR第三十五页，本课件共有52页36传感器与检测技术电流较小：线性，欧姆定律电流较小：线性，欧姆定律电流增加：阻值减小、非线性电流增加：阻值减小、非线性电流增加：阻
15、值减小、非线性电流增加：阻值减小、非线性电流较大：阻值减小超过电流增加电流较大：阻值减小超过电流增加2、NTC的伏安特性的伏安特性第三十六页，本课件共有52页37传感器与检测技术3、NTC的温度系数的温度系数 T低温段比高温段灵敏低温段比高温段灵敏灵敏度比金属热电阻高（灵敏度比金属热电阻高（10倍）倍）IU第三十七页，本课件共有52页38传感器与检测技术电阻网络（线性化网络）：精密电阻与热敏电阻串、并联电阻网络（线性化网络）：精密电阻与热敏电阻串、并联电阻网络（线性化网络）：精密电阻与热敏电阻串、并联电阻网络（线性化网络）：精密电阻与热敏电阻串、并联三、三、NTC的线性化处理的线性化处理A第三
16、十八页，本课件共有52页39传感器与检测技术1、串联法、串联法ATR第三十九页，本课件共有52页40传感器与检测技术2、并联法、并联法TR第四十页，本课件共有52页传感器与检测技术四、应用举例四、应用举例第四十一页，本课件共有52页42传感器与检测技术例例1：测流速：测流速A 热敏电阻热敏电阻 平衡电阻平衡电阻电桥平衡电桥平衡电桥失衡电桥失衡第四十二页，本课件共有52页43传感器与检测技术例例2：热电式继电器：热电式继电器JT T正常：正常：正常：正常：Rt Rt 较大、较大、较大、较大、BGBG不导通、不导通、不导通、不导通、J J 不吸合不吸合不吸合不吸合T T升高：升高：升高：升高：Rt
17、 Rt 减小、减小、减小、减小、BGBG导通、导通、导通、导通、J J 吸合吸合吸合吸合应用：电机过热保护应用：电机过热保护应用：电机过热保护应用：电机过热保护第四十三页，本课件共有52页44传感器与检测技术铂测温电阻传感器 铂测温电阻缺点：响应速度慢、容易破损、难于测定狭窄位置的温度。现逐渐使用能大幅度改善上述缺点的极细型铠装铂测温电阻，因而使应用领域进一步扩大。主要应用：钢铁、石油化工的各种工艺过程；纤维等工业的热处理工艺；食品工业的各种自动装置；空调、冷冻冷藏工业；宇航和航空、物化设备及恒温槽 第四十四页，本课件共有52页45传感器与检测技术金属丝热电阻作为气体传感器的应用金属丝热电阻作
18、为气体传感器的应用 1连通玻璃管连通玻璃管2流通玻璃管流通玻璃管3铂丝铂丝（a）真空度测量方法对环境温度变化比较敏感，）真空度测量方法对环境温度变化比较敏感，实际应用中有恒温或温度补偿装置。可测到实际应用中有恒温或温度补偿装置。可测到133.32210-5Pa。（b）可检测管内气体介质成分比例变化、热风流速变化）可检测管内气体介质成分比例变化、热风流速变化第四十五页，本课件共有52页46传感器与检测技术2 2、半导体热敏电阻传感器、半导体热敏电阻传感器 温度测量 温度控制 温度补偿 流量测量第四十六页，本课件共有52页47传感器与检测技术 温度测量 热敏电阻点温计热敏电阻点温计 第四十七页，本
19、课件共有52页48传感器与检测技术 温度控制简简易易温温度度控控制制器器 第四十八页，本课件共有52页49传感器与检测技术 温度补偿仪仪表表中中的的电电阻阻温温度度补补偿偿电电路路 金属一般具有正的温度系数，金属一般具有正的温度系数，采用负温度系数的热敏电阻进行补偿，采用负温度系数的热敏电阻进行补偿，可以抵消由于温度变化所产生的误差可以抵消由于温度变化所产生的误差 第四十九页，本课件共有52页50传感器与检测技术 流量测量流量测量利用热敏电阻上的热量消耗和介质流速的关系可以测量流量、流速、风速等 热热敏敏电电阻阻流流量量计计 第五十页，本课件共有52页传感器与检测技术本次课程结束，谢谢欣赏本次课程结束，谢谢欣赏第五十一页，本课件共有52页传感器与检测技术感谢大家观看第五十二页，本课件共有52页