熱電阻傳感器

關(guān)于熱電阻傳感器2023/7/3第四章非電量的電測技術(shù)1第1頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術(shù)2熱電阻分類

按材料分，熱電阻傳感器可分為金屬熱電阻式和半導(dǎo)體熱電阻式兩大類，前者簡稱熱電阻，后者簡稱熱敏電阻。按結(jié)構(gòu)分，普通型熱電阻、鍇裝熱電阻、薄膜熱電阻按用途分，工業(yè)用熱電阻、精密標(biāo)準(zhǔn)電阻第2頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術(shù)3工作原理溫度升高，金屬內(nèi)部原子晶格的振動(dòng)加劇，從而使金屬內(nèi)部的自由電子通過金屬導(dǎo)體時(shí)的阻礙增大，宏觀上表現(xiàn)出電阻率變大，電阻值增加，我們稱其為正溫度系數(shù)，即電阻值與溫度的變化趨勢相同。取一只100W/220V燈泡，用萬用表測量其電阻值，可以發(fā)現(xiàn)其冷態(tài)阻值只有幾十歐姆，而計(jì)算得到的額定熱態(tài)電阻值應(yīng)為484

。第3頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術(shù)4一、金屬熱電阻及其特性熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的。1、鉑電阻鉑易于提純，在高溫和氧化性介質(zhì)中物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，電阻率較大，能耐較高的溫度；制成的鉑電阻輸出－輸入特性接近線性。鉑電阻的電阻值與溫度之間的關(guān)系：A、B、C——常數(shù)鉑電阻制成的溫度計(jì)，除作溫度標(biāo)準(zhǔn)外，還廣泛應(yīng)用于高精度的工業(yè)測量。由于鉑為貴金屬，一般在測量精度要求不高和測溫范圍較小時(shí)，均采用銅電阻。第4頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術(shù)52、銅電阻銅在-50～150℃范圍內(nèi)銅電阻化學(xué)、物理性能穩(wěn)定，輸出－輸入特性接近線性，價(jià)格低廉。銅電阻阻值與溫度變化之間的關(guān)系：式中A、B、C—常量當(dāng)溫度高于100℃時(shí)易被氧化，因此適用于溫度較低和沒有浸蝕性的介質(zhì)中工作。第5頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術(shù)63、其他熱電阻鎳使用溫度范圍是-50～100℃和-50～150℃。但目前應(yīng)用較少：鎳非線性嚴(yán)重，材料提取也困難。但靈敏度都較高，穩(wěn)定性好，在自動(dòng)恒溫和溫度補(bǔ)償方面的應(yīng)用較多。（我國定為標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻）銦電阻適宜在-269～-258℃溫度范圍內(nèi)使用，測溫精度高，靈敏度是鉑電阻的10倍，但是復(fù)現(xiàn)性差。錳電阻適宜在-271～-210℃溫度范圍內(nèi)使用，靈敏度高，但是質(zhì)脆易損壞。碳電阻適宜在-273～-268.5℃溫度范圍內(nèi)使用，熱容量小，靈敏度高，價(jià)格低廉，操作簡便，但是熱穩(wěn)定性較差。第6頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術(shù)7

熱電阻的結(jié)構(gòu)比較簡單，一般將電阻絲統(tǒng)在云母、石英、陶瓷、塑料等絕緣骨架上，經(jīng)過固定，外面再加上保護(hù)套管。但骨架性能的好壞，影響其測量精度、體積大小和使用壽命。下面是關(guān)于熱電阻的結(jié)構(gòu)、類型的簡單了解第7頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術(shù)8感溫元件結(jié)構(gòu)普通（裝配式）鉑電阻第8頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術(shù)9鎧裝式鉑電阻比裝配式鉑電阻直徑小，易彎曲，抗震性好，適宜安裝在裝配式鉑電阻無法安裝的場合。鎧裝式鉑電阻外保護(hù)套管采用不銹鋼，內(nèi)充滿高密度氧化物絕緣體，因此，它具有很強(qiáng)的抗污染性能和優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度，適合安裝在環(huán)境惡劣的場合。可直接用銅導(dǎo)線和二次儀表相連接使用。由于它具有良好的電輸出特性，可為顯示儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器、掃描器、數(shù)據(jù)記錄儀以及計(jì)算機(jī)提供準(zhǔn)確的溫度變化信號(hào)。鎧裝式鉑電阻第9頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術(shù)10薄膜鉑熱電阻元件，把金屬鉑研制成粉漿，采用先進(jìn)的激光噴濺薄膜技術(shù)，及光刻法和干燥蝕刻法把鉑附著在陶瓷基片上形成膜，引線經(jīng)過激光調(diào)阻制成。鉑金屬的長期穩(wěn)定性、可重復(fù)操作性、快速響應(yīng)及較寬的工作溫度范圍等特性使其能夠適合多種應(yīng)用。薄膜鉑熱電阻陶瓷、玻璃、薄膜鉑熱電阻元件第10頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術(shù)11二、測量電路及應(yīng)用1、三線橋接法G為指示電表，R1、R2、R3為固定電阻，Ra為零位調(diào)節(jié)電阻。熱電阻都通過電阻分別為r1、r3、r3的三根導(dǎo)線和電橋連接，r2、r3分別接在相鄰的兩臂，當(dāng)溫度變化時(shí)，只要它們的長度和電阻溫度系數(shù)相同，它們的電阻變化就不會(huì)影響電橋的狀態(tài)，即不會(huì)產(chǎn)生溫度誤差。r3r2r1第11頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術(shù)12電橋在零位調(diào)整時(shí)，應(yīng)使R4＝Ra＋Rt0為電阻在參考溫度（如0℃）時(shí)的電阻值。三線連接法的缺點(diǎn)之一是可調(diào)電阻的接觸電阻和電橋臂的電阻相連，可能導(dǎo)致電橋的零點(diǎn)不穩(wěn)。r3r2r1第12頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術(shù)13圖所示為四線連接法，調(diào)零的Rp電位器的接觸電阻和指示電表串聯(lián)，接觸電阻的不穩(wěn)定不會(huì)破壞電橋的平衡和正常工作狀態(tài)。2、四線連接法第13頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術(shù)14學(xué)習(xí)查“鉑熱電阻分度表”附錄鉑熱電阻分度表p373第14頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術(shù)15三、熱電阻的應(yīng)用1、熱電阻溫度計(jì)通常工業(yè)上用于測溫是采用鉑電阻和銅電阻作為敏感元件，測量電路用得較多的是電橋電路。為了克服環(huán)境溫度的影響常采用圖所示的三導(dǎo)線四分之一電橋電路。由于采用這種電路，熱電阻的兩根引線的電阻值被分配在兩個(gè)相鄰的橋臂中，如果，則由于環(huán)境溫度變化引起的引線電阻值變化造成的誤差被相互抵消。第15頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2023/7/3第四章非電量的電測技術(shù)162、熱電阻式流量計(jì)

熱電阻流量計(jì)的電原理圖。兩個(gè)鉑電阻探頭Rt1、Rt2，Rt1放在管道中央，它的散熱情況受介質(zhì)流速的影響。Rt2放在溫度與流體相同，但不受介質(zhì)流速影，響的小室中。當(dāng)介質(zhì)處于靜止?fàn)?/p>