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第九章 热电式传感器 第一节 热电阻 三、热电偶基本定律 四、热电偶的种类 §辐射式温度传感器 全辐射高温计 示意图9-16 测量范围：700℃---2000℃ 二，红外辐射温度传感器 采用的敏感元件只对红外光谱敏感。 温度T的物体辐射能量与不同波长的关系为： ① 式中C1，C2分别为第一，第二辐射常数。 ①式说明：当波长λ一定，T越高，辐射功率越大。 此即红外辐射温度传感器的基本原理。 由维恩定律： ② 即黑体辐射功率最大值所对应的峰值波长随温度升高移向短波方向。由此式选择合适的敏感元件的测量范围。 红外辐射传感器工作原理 图9-17 * * 3、要求： （1）温度系数、电阻率较高 → 提高灵敏度，体积小，反应快 （2）理化性能稳定 → 提高稳定性和准确性，复现性好 （3）良好的输入-输出特性 → 线性/接近线性，测量精度高 （4）良好的工艺性 → 批量生产，降低成本 2、材料：纯金属 ---铂、铜、镍、铁 （5）较大的测温范围 → 特别是在低温范围 1、原理： 金属材料的电阻随温度变化 一、概述 可通过测量其电阻值，从而推算出被测物体的温度。 特点： 0 ~ +850℃： 0 ~ - 200℃： (1) 在高温和氧化介质中性能极为稳定，易于提纯，工艺性好 (2) 输入输出特性接近线性 (4) 贵重金属，成本较高 标准温度计，高精度工业测温，高低温测试 构成： 金属铂丝(0.02~0.07mm)绕制成线圈 (3) 测量精度高：0℃: ±1℃、 0~100℃: ±0.5℃、 100~650℃: ±0.5% Pt100： R0：0℃时的温度 – 标准值(Pt100, Pt500) 二、铂电阻(Pt) 特点： -50 ~ 180℃： (1) 易于提纯，在-50 ~ 150℃范围内性能稳定，价格低 (2) 输入输出特性接近线性: (3) 电阻率低（为铂电阻的1/6），体积较大 (4) 高温易被氧化，易被腐蚀 (5) 测量精度低于铂电阻：-50~50℃: ±0.5℃、50~150℃: ±1% 小范围，较低温度，测量精度要求低，没有浸蚀性介质，代替铂 构成： 金属铂丝(0.02~0.07mm)绕制成线圈 R0：0℃时的温度 – 标准值 (Cu50, Cu100) 三、铜电阻(Cu ) 当 时， 测温范围：-50---180℃ 优点： a.镍的电阻温度系数较大； b.镍的电阻率大； c. 常温下，物理化学性能稳定； 缺点： a.提纯困难，稳定性和复制性较差； b.易氧化，致使电阻变化； 五、 深低温用热电阻 铑铁合金适于测30K以下的深低温。 含钴为0.5mol%铂钴合金也可测深低温。 四、镍电阻(Ni ) 措施： 1，一般采用----三线制电桥接法 图9-1 a) 2，精密测量----四条引线测量线路 图9-1 b) Rw调工作电流，由图 材料： 特点： 分类： （1）温度系数大 → 灵敏度高 （为热电阻10~100倍） （2）结构简单，体积小 → 可以测量点温度 （3）电阻率高、热惯性小 → 适于动态测温 （4）易于维护、使用寿命长 → 适于现场测温 （5）互换性差，非线性严重，精度低 正温度系数热敏电阻(PTC) 负温度系数热敏电阻(NTC) 临界温度系数热敏电阻(CTR) 半导体 --- 半导体热电阻 （6）成本低，应用广泛 非线性 第二节 热敏电阻 一、热敏电阻 热敏电阻的热电特性 NTC负温度系数：适用于 -100─300℃间温度测量 三，主要参数： P176 1, 标称电阻值RH 2，电阻温度系数α 3，耗散系数H 4，热容C 5，能量灵敏度G 6，时间常数τ 四，应用： 1，温度测量 图9-4 2，流量测量 图9-5 热敏电阻的应用 电动机过热保护、 工业生产 体温计、人工透析、散热系统 医疗器具 温室控制、人工气候箱、烘干系统、 农业园艺 复印机、传真机、打印机、扫描仪 办公设备 流量计、风速表、真空计、浓度计、湿度计、空气传感器、环境监测仪、 测量仪器 电子喷油嘴、空调机、发电机防热装置、电热座椅 汽车电子 电熨斗、电冰箱、电饭煲、洗衣机、电暖壶、烘干机、电烤箱、空调机、电热毯、热水器、热得快、电磁炉、 家用电器 应用实例：基于热敏电阻的电机过热保护器 Rt1 Rt2 Rt3 ：热敏电阻(NTC) ，安装在三相绕组附近 温