第4章工程测试中的传感器技术课件.ppt

2．金属丝热电阻的测量范围 常用的标准化测温电阻有铂热电阻(Pt100)、铜热电阻(Cu50)等。 铂的纯度用百度电阻比W100表示，它表示的是铂电阻在100℃的电阻值R100与0℃时的电阻值R0之比，W100=R100/R0。W100越大，其纯度越高。国际ITS-90规定，作为标准仪器的铂电阻W1001.3925，一般工业用铂电阻的W100应大于1.3850。 铂电阻的标称阻值有R50、R100、R1000。目前工业用铂电阻的分度号为Pt100和Pt10，其中Pt100常用于测量-200~600℃的温度，而Pt10是用较粗的铂丝作的，主要用于测量600℃以上的温度。 3．铂电阻的精度指标 铂电阻的精度指标一般采用允许误差表示，一般国产分A级，误差±0.25% B级，误差±0.5%，国外如日本分 A级，误差±0.06%，B级，误差±0.12%，C级，误差±0.24%， D级，误差±0.60% 4．铂电阻的测温电路 采用热电阻作为测温元件时，温度的变化转化为电阻的变化，对温度的测量就转化为对电阻的测量。要测量电阻的变化，一般是以热电阻作为电桥的一臂，通过电桥把测电阻的变化转变为测电压的变化。由动圈式仪表(毫伏计等)直接测量或经放大器输出，实行自动测量或记录。 Rt/R0 R1 Cu Pt 1.5 1 0 100 200 300 t/℃ 温度/℃ 图4-84 电阻值与温度的关系 1 2 3 4 5 r1 r2 r1 r2 r3 R1 2线式 3线式 图4-85 铂电阻测温传感器 1-保护管 2-氢化铝粉 3-玻璃轴 4-铂丝 5-引出线 图4-85是一种热电阻测温传感器的结构形式。铂丝绕于玻璃轴上，置于陶瓷或金属制成的保护管内，引出导线有二线式和三线式和四线式。 图4-86是电桥线路接法，当采用二线式接法时，引出导线r1、r2被接于电桥的一臂上，当由于环境温度或通过电流引起温度变化时，将产生附加电阻，引起测量误差。 采用三线式接法时，具有相同温度特性的导线r1、r2接于相邻两桥臂上，此时由于附加电阻引起的电桥输出将自行补偿，可补偿导线带来的误差和温度对传感器的非线性影响。电桥采用恒压源供电。 采用四线式接法时，导线的影响可以忽略，对于交流信号及导线的粗细变化也可以忽略。电路复杂，精度受恒流源的影响。 图4-86 铂电阻电桥线路接法 （a） 二线式接法　　（b） 三线式接法 R1 R2 R3 e r2 r1 Rt r3 uc R1 R2 R3 Rt r1 r2 e uc (a) 5．热电阻温度变送器 热电阻的输出随温度变化的电阻值的变化，温度变送器的作用是对热电阻传感器输出的信号进行处理，并转换成相应标准的统一信号。一体化的热电阻温度变送器模块对铂电阻的输出经直流电桥、滤波、运算放大、非线性校正、V/I转换等电路处理后，转换成与温度呈线性关系的4~20mA标准电流信号输出。其原理图见下图。 6．铂电阻与热电偶的使用比较 热电偶测温范围广，动态特性好，测量精度高，测量端体积小，因此适合于测量形状复杂物体的表面温度和瞬态变化的物体的温度以及高速变化的流体的温度。比如在复杂管道温度场的多点温度的测量，尽管测量温度不是很高，热电偶是温度测量的首选传感器。 铂电阻测量端体积大，动态特性相对于热电偶差，测量精度高，所以常常用于高精度的稳态温度的测量，特别是对于-200~600℃以内有控制精度要求的稳态温度的场合。 4.8.3 热敏电阻 1. 热敏电阻分类及结构 热敏电阻随温度变化的典型特性由三种类型： ①负温度系数热敏电阻（NTC），它的阻值随温度上升而减小，使用范围为-50～300℃；②正温度系数热敏电阻（PTC），它的阻值随温度上升而增大，具有开关特性，使用范围为-50～150℃，主要用于彩电消磁，电器设备的过热保护及用作温度开关；③临界温度热敏电阻(CTR)，也具有开关特性，使用范围为0～150℃，主要用于温度报警。 热敏电阻由珠粒状、圆柱状、圆片状。一般珠粒状由玻璃封装，圆柱状由树脂或玻璃封装，而圆片状一般由树脂封装。圆柱状热敏电阻，其外形与一般玻璃封装二极管一样，珠粒状热敏电阻因体积小，时间常数小，适合于制造点温度计及表面温度计。 2.基本特性 热敏特性是指热敏电阻的阻值与温度之间的关系，它是热敏电阻测温的基础。负温度系数NTC热敏电阻与温度之间的关