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1、 热电阻传感器热电阻传感器 热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻值热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的。随温度变化而变化的原理进行测温的。分类分类 热电阻传感器分为金属热电阻和半导体热电热电阻传感器分为金属热电阻和半导体热电阻两大类阻两大类,一般把金属热电阻称为热电阻一般把金属热电阻称为热电阻,而把半而把半导体热电阻称为热敏电阻。导体热电阻称为热敏电阻。用于制造热电阻的材料应具有尽可能大用于制造热电阻的材料应具有尽可能大和稳定的电阻温度系数和电阻率和稳定的电阻温度系数和电阻率,R-t,R-t 关系关系最好成线性最好成线性,物理化学性能稳定物理化学性能稳定,复现
2、性好复现性好等。目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热等。目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻。电阻。2 2.2.1 .2.1 金属热电阻金属热电阻(1)(1)铂热电阻铂热电阻 铂铂热热电电阻阻的的特特点点是是精精度度高高、稳稳定定性性好好、性性能能可可靠靠,所所以以在在温温度度传传感感器器中中得得到到了了广广泛泛应应用用。按按IECIEC标标准准,铂铂热热电电阻阻的的使使用用温温度度范范围围为为-200-200960960。铂铂电电阻阻阻阻值值与与温温度度变变化化之之间间的关系可以近似用下式表示为：的关系可以近似用下式表示为：Rt和和R0分别为分别为t和和0时电阻值时电阻值;A、B和和C为由实
3、为由实验测得的温度系数。验测得的温度系数。热电阻在温度热电阻在温度t时的电阻值与时的电阻值与R0 有关。目有关。目前我国规定工业用铂热电阻有前我国规定工业用铂热电阻有R0=10和和R0=100两种两种,它们的分度号分别为它们的分度号分别为Pt10和和Pt100,分别有相应分度表分别有相应分度表,即即Rt-t 的关系表的关系表,这这样在实际测量中样在实际测量中,只要测得热电阻的阻值只要测得热电阻的阻值Rt,便便可从分度表上查出对应的温度值。可从分度表上查出对应的温度值。学习查学习查“铂热电阻分度表铂热电阻分度表”附录附录 铂热电阻分度表铂热电阻分度表 p373 铜热电阻结构示意图 铂热电阻结构示
4、意图(2)铜热电阻铜热电阻 由于铂是贵重金属由于铂是贵重金属,因此因此,在一些测量精度要在一些测量精度要求不高且温度较低的场合求不高且温度较低的场合,可采用铜热电阻进行测可采用铜热电阻进行测温温,它的测量范围为它的测量范围为-50+150。铜热电阻在测量范围内其电阻值与温度的关系铜热电阻在测量范围内其电阻值与温度的关系几乎是线性的几乎是线性的,可近似地表示为可近似地表示为:式中式中 为铜电阻的电阻温度系数为铜电阻的电阻温度系数,取取 =（4.254.28）10-3/。铜热电阻线性好铜热电阻线性好,价格便宜价格便宜,但它易氧但它易氧化化,不适宜在腐蚀性介质或高温下工作。不适宜在腐蚀性介质或高温下
5、工作。铜热电组的两种分度号为铜热电组的两种分度号为Cu50(R0=50)和和Cu100（R0=100）。）。铜热电阻2 半导体热敏电阻是利用半导体材料的电阻率半导体热敏电阻是利用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敏感元件。随温度变化而变化的性质制成的温度敏感元件。半导体材料和金属材料具有完全不同的导电机理，半导体材料和金属材料具有完全不同的导电机理，大多数金属的电阻值随温度的升高而增大，而大大多数金属的电阻值随温度的升高而增大，而大多数半导体的电阻值随温度升高而急剧地下降。多数半导体的电阻值随温度升高而急剧地下降。在温度变化在温度变化11时，金属电阻的阻值变化时，金属电阻的阻值
6、变化0.4%0.4%0.6%0.6%，而半导体热敏电阻的阻值变化，而半导体热敏电阻的阻值变化3%3%6%6%。由。由于半导体热敏电阻随温度变化的灵敏度高，因此于半导体热敏电阻随温度变化的灵敏度高，因此可用它来测量可用它来测量0.010.01或更小的温度差异。或更小的温度差异。热敏电阻的温度特性热敏电阻的温度特性 按半导体电阻随温度变化特性按半导体电阻随温度变化特性不同，热敏电阻可分为三种类型。负温不同，热敏电阻可分为三种类型。负温度系数（度系数（NTCNTC）型热敏电阻、正温度系）型热敏电阻、正温度系数（数（PTCPTC）型热敏电阻、临界温度系数）型热敏电阻、临界温度系数（CTRCTR）型热敏
7、电阻。它们的温度特性）型热敏电阻。它们的温度特性曲线如图所曲线如图所示。各种热敏电阻的特性各种热敏电阻的特性（1）NTC热敏电阻热敏电阻 负温度系数（负温度系数（NTC）型热敏电阻的）型热敏电阻的阻值随温度的升高而下降。当温度升高阻值随温度的升高而下降。当温度升高时，由于参与导电的载流子数增多，导时，由于参与导电的载流子数增多，导致热敏电阻的阻值下降。改变混合物的致热敏电阻的阻值下降。改变混合物的成分和配比就可以获得测温范围、阻值成分和配比就可以获得测温范围、阻值及温度系数不同的及温度系数不同的NTC热敏电阻。热敏电阻。NTC热敏电阻特别适用于热敏电阻特别适用于-100300之间的温度测量。之
8、间的温度测量。（2）PTC热敏电阻热敏电阻 PTC热敏电阻主要采用热敏电阻主要采用BaTiO3系列材料制成。从温度特性曲线可见，系列材料制成。从温度特性曲线可见，当温度超过某一数值（居里温度点）当温度超过某一数值（居里温度点）时，其电阻值随温度的升高而急剧增时，其电阻值随温度的升高而急剧增大，当温度低于居里温度点时，具有大，当温度低于居里温度点时，具有半导体特性。改变半导体特性。改变PTC的材料成分，的材料成分，可以得到不同的居里温度点。可以得到不同的居里温度点。（3 3）CTRCTR热敏电阻热敏电阻 CTR CTR热敏电阻采用热敏电阻采用V V2 2O O3 3系列材料制系列材料制成，从温度
9、特性曲线可见，其电阻值随成，从温度特性曲线可见，其电阻值随温度变化的特性属剧变型，具有开关特温度变化的特性属剧变型，具有开关特性，主要用于温度开关。性，主要用于温度开关。综上所述，半导体热敏电阻与金属热电阻相综上所述，半导体热敏电阻与金属热电阻相比较，具有以下优点：比较，具有以下优点：电阻温度系数大，比金属热电阻约高电阻温度系数大，比金属热电阻约高4 49 9倍，灵倍，灵敏度很高。敏度很高。电阻率很大，可以制成极小的测温电阻元件，热电阻率很大，可以制成极小的测温电阻元件，热惯性小。惯性小。阻值很大，其连接导线的电阻和接触电阻可以忽阻值很大，其连接导线的电阻和接触电阻可以忽略不计，因此测量电路无
10、需采用三线制或四线制略不计，因此测量电路无需采用三线制或四线制形式。形式。结构简单，使用寿命长，在应用过程中性能比较结构简单，使用寿命长，在应用过程中性能比较稳定。稳定。目前半导体热敏电阻还存在一定目前半导体热敏电阻还存在一定的缺陷，主要是互换性和稳定性不够的缺陷，主要是互换性和稳定性不够理想，虽然近几年有明显的改善，但理想，虽然近几年有明显的改善，但仍然比不上金属热电阻；其次是它的仍然比不上金属热电阻；其次是它的非线性严重，且不能在高温下使用，非线性严重，且不能在高温下使用，因此限制了应用领域。因此限制了应用领域。热敏电阻的结构形式 2.2.3热电阻传感器的应用（1）金属热电阻传感器热电阻测
11、温电桥的三线制接法热电阻测温电桥的三线制接法 工业用热电阻一般采用三线制工业用热电阻一般采用三线制 G检流计，检流计，R1，R2，R3固定电阻，固定电阻，R a零位调节电阻，零位调节电阻，R t 热电阻热电阻四线制接法 热电阻测温电桥的四线制接法热电阻测温电桥的四线制接法 精密测量中，采用四线制接法精密测量中，采用四线制接法（2）半导体热电阻传感器的应用A 温度测量 热敏电阻点温计热敏电阻点温计 B 温度补偿温度补偿上一页下一页返 回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
12、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 现代传感器技术C家电控温家电控温 温度过高，RT减小，T截止，K失电，K1断开。负载失电。KD10K9013RTK1220V若RT为正温度系数，RW与RT对调即可D 温度控制简简易易温温度度控控制制器器 现代传感器技术E热电开关 K1是双金属70恒温常闭开关，温度上升到70时自动断开；K2是最高温度为103的磁钢控温器，低于103时，它吸合加热达到103时失去磁性，使杠杆断开电源。F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 现代传感器技术热敏电阻的应用热敏电阻的应用