第八次课 热电阻4月9.ppt

几乎所有物质的电阻率都随本身温度的变 化而变化----热电阻效应。 根据电阻和温度之间的函数关系，可以将温度变化量转换为相应的电参量，从而实现温度的电测量。 利用这一原理制成的温度敏感元件称为热电阻。 热电阻材料可分为金属热电阻和半导体热 电阻。 上述任何一个参数变换均会引起电阻变化,求导数 金属应变片的电阻R为 代入 前次课简要回顾－电阻式传感器 有： 金属丝： 金属丝体积不变： 电阻式传感器 有： 对金属材料，导电率不变： 金属丝应变片： 电阻式传感器 热电阻传感器 热电阻传感器 概念：利用电阻随温度变化的特性制成的传感器。 主要检测参数：温度、与温度有关的 参量。 分类：1）金属热电阻（热电阻） 2）半导体热电阻（热敏电阻） 1、材料：要求有大的、稳定的温度系数，ρ 大，线性好，性能稳定，便于生产 （铜、铂、镍）。 2、特点：测温精度较高，范围广（-200～ 6000 C），稳定性、重复性好。但 热惯性大，灵敏度低。 3、结构：热电阻是由电阻体、绝缘套管和接 线盒等主要部件组成的，电阻丝是 热电阻的 最主要部分。 热电阻传感器 4、阻值 1）铂电阻 阻值与温度的函数关系为: 其中：A, B, C 为常数 特点：精度高、稳定性好、性能可靠。 测温范围广。 我国分度： R0 = 46Ω BA1 R0 =100Ω BA2 铂的纯度：R100 / R0 = 1.391 结构：用很细的铂丝绕在云母片制成的平 板性支架上，铂丝绕组的出线端与 银丝引出线相焊，并穿上瓷套管加 以绝缘和保护。 微型铂电阻: 特点是体积小，热惯性小气 密性好 2）铜电阻 适用范围：-50～1500C ,精度要求不高的场合 优点： 　　　铜的电阻与温度呈线性关系 　　　电阻温度系数高 　　　易提纯，价格便宜 缺点：机械强度不高、易氧化等, 温度范围小。 阻值与温度的函数关系为: 　　　 α＝４.25～４.28×10-3 /0C 分度号: G R0=53Ω WZG型（常用铜热电阻） 3）其它金属热电阻： 铟电阻，锰电阻，碳电阻 5、测温电路： 用电桥作为传感器的测量电路，在进行温度测量时特点是精度高，适于测低温。 热电阻的三线制：工业上用的铂电阻的引线为三根，目的是消除连接线电阻的影响。 R2 Rt R4 Rt R1 t μA t 二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制：这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻r整个电路的电阻为热电阻的电阻值加上两段导线电阻的电阻值测量误差大，r大小与导线的材质和长度的因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合 二线制接法 三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，两个导线分别接在电桥的两个桥背上，另一根线接在电桥的电源上，消除了引线电阻的误差。可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中的最常用的引线电阻 四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。一般用在实验室 图所示为用电位差计精密测量热电阻值的四线制线路，电源E向标准电阻及Rh、热电阻只Rt(经端头a和c)、调节电阻只Rr和电流表回路供电。调节只Rr可使回路电流I调整到热电阻的规定值(常用3-4mA)，与接线端子a和c相接的导线和引线是热电阻的电流测量线，与接线端于b和d相接的导线和引线是热电阻的电位测量线，通过转换开关K先后可将标准电阻RH和热电阻Rt上的电压降UH和Ut测量出来，由 利用电位差计平衡读数时，电位差计不取电流，热电阻的电位测量续没有电流通过．所以热电阻引线和连接导线的电阻无论怎样变化也不会影响热电阻Rt的测量，因而．完 争消除引线电阻变化对测温精度的影响。 试验－直流电位差计 工作电流回路 标准回路 RP1 S n RnI=En I=En/Rn RP3 S X Ex=RhI Ex=RhEn/Rn 半导体热敏电阻的材料是一种由锰、镍、铜、铁等金属氧化物按一定比例混合烧结而成的半导体，它具有负的电阻温度系数，随温度上升而阻值下降。 R T 热敏电阻传感器 1）分类： 直热式：由金属氧化物粉料（