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第7章 热电式传感器温度 电信号（电阻、电压、电流等） 7.1 热电阻 温度t 电阻Rt 热电阻： ?金属热电阻（铂热阻、铜热阻等） ?半导体热敏电阻（PTC、NTC、CTR） 7.1.1.1 原理、结构和材料 原理：电阻-温度效应—大多数金属导体的电阻都随温度而变化。电阻-温度特性方程： Rt=R0 (1 + ?t +?t2 + … ) （7-1） 热电阻感温元件—纯金属材料，其性能要求： ??大则灵敏度高； ?理化性能稳定； ??恒定，以保证线性关系； ??大，体积尺寸小； ?复现性好。 7.1.1 金属热电阻 ?测温范围和应用： －259.34～630.74℃； 温度基准、标准用。 ?百度电阻比： W(100)—纯度； W(100)＝R100 / R0 ? ?基准铂热电阻：W(100)≥1.39256， 纯度99.9995％； 精度：?0.001℃～?0.0001℃ ? ?工业用标准热电阻：W(100)≥1.391， 精度：?200℃～0℃，?1℃； 0℃～100℃，?0.5℃； 100℃～650℃，?(0.5％)t 7.1.1 金属热电阻 ?电阻—温度关系： Rt=R0 (1+At+Bt2 ) 0℃≤t≤650℃ Rt=R0 (1+At+Bt2 +C(t?100)t3 ) ?200℃≤t≤0℃ 其中A、B、C与W(100)有关，见附表7-1。 在测温范围不大时，基本线性。 ?分度号： Pt100， （R0=100?）； Pt50， （R0=50?）； Pt1000，（R0=1000?）； 等。 ?分度表：见附表7-1。 7.1.1 金属热电阻 2.铜热电阻（WZC） ?结构材料：Cu丝绕制，?＝(4.25～4.28) ×10-3 / ℃ ?＝ 0.017×10-6 ?·m； ?测温范围和应用：?50℃～100℃，工业用温度计； ?百度电阻比：W(100)≥1.425， 精度：?50℃～50℃，?0.5℃， 50℃～100℃，?(1％)t ?电阻－温度特性：Rt=R0 (1 + ?t )，在测温范围内线性。 ?分度号：Cu100，Cu50，等。 ?分度表：见附表7-2 ?另外，铁、镍材料也可制作热电阻温度计。 7.1.1 金属热电阻 7.1.1 金属热电阻 7.1.1 金属热电阻 7.1.1 金属热电阻 差动输出传感器信号适宜与MAX138等A/D转换连接，实现 数字测量。MAX138、ICL7106、ICL7107等A/D转换器的转 换精度是三位半，与二进制 10位A/D转换器的转换精 度相当。 线性化测温电路如图 7-10所示。 7.1.1 金属热电阻 3．A/D转换器比例工作的热电阻温度测量电路 测温电路如图7-11、图7-12所示。 7.1.2 半导体热敏电阻 7.1.2.1 热敏电阻主要特性(NTC热敏电阻) 1．电阻－温度特性 7.1.2 半导体热敏电阻 2.伏-安特性 在稳态下，通过热敏电阻的电流I与其两端之间的电压U的 关系，称为热敏电阻的伏-安特性。如图7-15所示。 当电流很小时，不足以使热敏电阻产生温升，则其电阻 值只决定于环境温度，伏-安特性 呈线性，遵循欧姆定律，主要用 于测温。 当电流增大到一定值时， 使热敏电阻产生温升，会出 现负阻特性。 7.1.2 半导体热敏电阻 3．安-时特性 热敏电阻的电流-时间曲线如图7-16所示，表示热敏电阻