广东海洋大学传感器课件第8章 热电式传感器.ppt

两线制 这种引线方式简单、费用低，但是引线电阻以及引线电阻的变化会带来附加误差。 两线制适于引线不长、测温精度要求较低的场合。 三线制 用于工业测量，一般精度 四线制 实验室用，高精度测量 8.3 热敏电阻 热敏电阻是利用半导体（某些金属氧化物如NiO,MnO2, CuO,TiO2)的电阻值随温度显著变化这一特性制成的一种热敏元件，其特点是电阻率随温度而显著变化。一般测温范围：（－50 —＋300）℃ 热敏电阻的优缺点：▲▲ 1、优点：①具有电阻值和电阻温度系数大、灵敏度高；②体积小、结构简单；③热惯性小、响应速度快；④使用方便；⑤寿命长；⑥易于实现远距离测量。 2、缺点：①互换性较差，同一型号的产品特性参数有较大区别；②稳定性较差；③非线性严重，不能在高温下使用。 8.3.1 热敏电阻的电阻－温度特性 负温度系数（negative temperature coefficient, NTC）。热敏电阻在不同值时的电阻－温度特性，温度越高，阻值越小，且有明显的非线性。NTC热敏电阻具有很高的负电阻温度系数，特别适用于：－100～＋300℃之间测温。应用较多。 正温度系数（positive temperature coefficient, PTC）热敏电阻的阻值随温度升高而增大，且有斜率最大的区域，当温度超过某一数值时，其电阻值朝正的方向快速变化。 临界温度系数（critical temperature resistors, CTR）也具有负温度系数，但在某个温度范围内电阻值急剧下降，曲线斜率在此区段特别陡，灵敏度极高。主要用作温度开关。 各种热敏电阻的阻值在常温下很大，不必采用三线制或四线制接法，给使用带来方便。 热敏电阻的电阻－温度特性曲线 管道流量测量:热敏电阻RT1放在被测流量管道中，RT2放在不受流体干扰的容器内，R1和R2是普通电阻，四个电阻构成电桥。 （1）当流体静止时，电桥平衡； （2）当流体流动时，要带走热量，使热敏电阻RT1和RT2散热情况不同，RT1因温度变化引起阻值变化，电桥失去平衡，电流表有指示。 8.3.2 热敏电阻的应用 例： 热端为100℃，冷端为0℃时，镍铬合金与纯铂组成的热电偶的热电动势为2.95mV，而考铜与纯铂组成的热电偶的热电动势为－4.0mV，则镍铬和考铜组成的热电偶所产生的热电动势应为： 2.95－(－4.0)=6.95(mV) （4）均质导体定律 由两种均质导体组成的热电偶，其热电动势的大小只与两材料及两接点温度有关，与热电偶的大小尺寸、形状及沿电极各处的温度分布无关。即热电偶必须由两种不同性质的均质材料构成。  意义： 有助于检验两个热电极材料成分是否相同及材料的均匀性。  为了适应不同生产对象的测温要求和条件，热电偶的结构形式有： 普通型热电偶 特殊热电偶 －铠装型热电偶 －薄膜热电偶等。 8.1.2 热电偶的结构与种类 普通型热电偶结构 优点：测温端热容量小，动态响应快；机械强度高，挠性好，可安装在结构复杂的装置上。 铠装型热电偶 薄膜热电偶 特点：热接点可以做得很小（μm），具有热容量小、反应速度快（μs）等特点，适用于微小面积上的表面温度以及快速变化的动态温度测量。 热电极材料的选取 性能稳定 温度测量范围广 物理化学性能稳定 导电率要高，并且电阻温度系数要小 材料的机械强度要高，复制性好、复制工艺简单，价格便宜 国际电工委员会（IEC）向世界各国推荐8种标准化热电偶（已列入工业标准化文件中，具有统一的分度表）。我国已采用IEC标准生产热电偶，并按标准分度表生产与之相配的显示仪表。 热电偶的种类 标准化热电偶的主要性能和特点 热电偶名称 正热电极 负热电极 分度号 测温范围 特　点 铂铑30－铂铑6 铂铑30 铂铑6 B 0～＋1700℃ （超高温） 适用于氧化性气氛中测温，测温上限高，稳定性好。在冶金、钢水等高温领域得到广泛应用。 铂铑10－铂 铂铑10 纯铂 S 0～＋1600℃ （超高温） 适用于氧化性、惰性气氛中测温，热电性能稳定，抗氧化性强，精度高，但价格贵、热电动势较小。常用作标准热电偶或用于高温测量。 镍铬－镍硅 镍铬合金 镍硅 K －200～＋1200℃ （高温） 适用于氧化和中性气氛中测温，测温范围很宽、热电动势与温度关系近似线性、热电动势大、价格低。稳定性不如B、S型热电偶，但是非贵金属热电偶中性能最稳定的一种。 镍铬－康铜 镍铬合金 铜镍合金 E －200～＋900℃ （中温） 适用于还原性或惰性气氛中测温，热电动势较其他热电偶大，稳定性好，灵敏度高，价格低。 铁－康铜 铁 铜镍合金 J －20