传感与检测技术_07热电式传感器精选.ppt

4. 软件处理法 对于计算机系统，不必全靠硬件进行热电偶冷端处理。例如冷端温度恒定但不为0℃的情况，只需在采样后加一个与冷端温度对应的常数即可。 对于T0经常波动的情况，可利用热敏电阻或其它传感器把T0信号输入计算机，按照运算公式设计一些程序，便能自动修正。后一种情况必须考虑输入的采样通道中除了热电动势之外还应该有冷端温度信号，如果多个热电偶的冷端温度不相同，还要分别采样，若占用的通道数太多，宜利用补偿导线把所有的冷端接到同一温度处，只用一个冷端温度传感器和一个修正T0的输入通道就可以了。冷端集中，对于提高多点巡检的速度也很有利。 第二节 热电阻传感器 一、概述 热电阻传感器是利用导体的电阻随温度变化的特性，对温度和与温度有关的参数进行检测的装置。 热电阻传感器的主要优点： ①性能稳定、测量精度高。在中、低温区，热电偶输出的热电动势很小，用热电阻比用热电偶做为测温元件时的测量精度更高； ②具有较大的测量范围，尤其在低温区。一般可在-270～900℃范围内使用（推荐在150℃以下时选用）； ③易于使用在自动测量和远距离测量中。 ④与热电偶相比，没有参比端误差问题。 二、热电阻的材料要求： 作为测量温度用的热电阻材料应具有以下特点： ①电阻温度系数大。 ②电阻率大； ③热容量小。热惯性要小。 ④在测温范围内具有稳定的物理和化学性能； ⑤良好的工艺性。便于批量生产，以降低成本； ⑥电阻随温度的变化呈线性关系，具有良好的输出特性。 根据以上要求，纯金属是制造热电阻的主要材料。目前广泛应用的热电阻有：铂、铜，镍、铁等。 常用热电阻材料： 1、铂热电阻 铂是一种贵金属，其主要优点是物理化学性能极为稳定，并具有良好的工艺性，易于提纯，可以制作极细的铂丝（φ0.02或更细），但它的电阻温度系数较小。 铂的使用温度范围为-200~650℃，可作为温度标准使用，也广泛用于高精度的工业温度测量。 由于成本原因，在测量精度要求不高的场合下，一般采用铜电阻。 铂电阻阻值与温度变化之间的关系： 在-200~0℃范围内： Rt=R0[1+At+Bt2+C（t-100）t3] 在0~850℃范围内： Rt=R0（1+At+Bt2） 式中： Rt、R0----分别为0℃和t （℃）时的电阻值； 对于常用的工业铂电阻，常数： A=3.90802×10 －3/ ℃； B=－5.802×10 –7/℃2； 　　 　Ｃ=－4.27350×10 –12 /℃4； 2、铜热电阻 　　铜热电阻仅用来制造-50~180℃范围内的工业用电阻温度计。其主要特点是在上述温度范围内，其电阻与温度的关系是线性的；而且它的电阻温度系数比铂高，但它的电阻率低。在温度不高、测温元件尺寸没有特殊限制时，可以使用铜电阻温度计。 　　　电阻值与温度关系为： Rt=R0[1+At+Bt2+Ct3] 式中： Rt、R0----分别为0℃和t （℃）时的电阻值； 系数 A=4.28899×10 －3/ ℃； B=－2.133×10 –7/℃2； 　　 　 Ｃ=1.233×10 –9/℃3； 3、 其它热电阻 　　镍和铁电阻的温度系数较大，电阻率也高，因此也适合于作热电阻。 镍热电阻使用温度为－50~100℃； 铁热电阻使用温度为－50~150℃； 两种热电阻目前应用较少，主要是由于它们有以下缺点： 　　　铁很容易氧化，化学性能不好；但由于铁的线性、电阻率和灵敏度都较高，加以适当保护，也可作为热电阻元件。 　　　镍非线性严重，材料提取困难，但稳定性优于铁，在自动恒温和温度补偿方面的应用较多。 　　　铟热电阻适宜在低温－269~ －258℃使用，精度精度、灵敏度高； 　　　锰热电阻适宜在低温－271~ －210℃使用,灵敏度高，但易损坏； 　　　碳电阻适宜在低温－273~ －268.5℃使用，热容量小，灵敏度高，价格低廉，但热稳定性差。 第三节 热敏电阻传感器 　　　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热敏器件。 　　　热敏电阻发展最为迅速，由于其性能得到不断改进，稳定性已大为提高，在许多场合下（-40～＋350℃）热敏电阻已逐渐取代传统的温度传感器。 一、热敏电阻的特点 ①电阻温度系数范围甚宽，灵敏度高。 有正、负温度系数和在某一特定温度区域内阻值突变的三种热敏电阻元件。电阻温度系数的绝对值比金属大10～100倍