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传感器与检测基础FundamentalsofSensorsandDetection
TemperatureMeasurement温度测量Slide206信息与控制工程学院
Slide3信息与控制工程学院TemperatureMeasurementRTDResistanceThermometerDetector(热电阻温度计) Resistivetemperaturesensor(温度变化转化为电阻变化)
Slide4信息与控制工程学院TemperatureMeasurementRTDResistanceThermometerDetector(热电阻温度计) Aresistance-temperaturedetector(RTD)isatemperaturesensorthatisbasedontheprinciplesthatthemetalresistanceincreaseswithtemperature.Metalsusedinthesedevicesvaryfromplatinum,whichisveryrepeatable,quitesensitive,andveryexpensive,tonickel,whichisnotquiterepeatableandlessexpensive.OthermateriallikeCu(copper)物质自身电阻随温度发生变化Resistivetemperaturesensor(温度变化转化为电阻变化)ChangeofmetalresistanceChangeofsemiconductorresistance(具有半导体特性的材料)金属热电阻式(热电阻)半导体热电阻式(热敏电阻)Resistance-temperaturedetector(RTD)Thermistor(1)基本原理:
Slide5信息与控制工程学院TemperatureMeasurementRTDResistanceThermometerDetector(热电阻温度计) 金属导体电阻Rt=Rt0[1+α(t-t0)]Rt一温度为t℃的电阻值;Rt0一温度为t0℃的电阻值;α一电阻温度系数半导体电阻(热敏电阻)RT=AeB/TRT一温度为T的电阻值;T一绝对温度,K;A、B一常数,与材料有关温度每上升1℃:导体电阻增大0.36~0.68%;半导体电阻下降3~6%。(1)基本原理:
Slide6信息与控制工程学院TemperatureMeasurementRTDResistanceThermometerDetector(热电阻温度计) 电阻温度系数:温度变化1℃时电阻值的相对变化量。Rt、Rt0—在t或t0时的阻值。一般导体电阻与温度为非线性,对任意温度下Wt=Rt/Rt0令t0=0℃,t=100℃,则:W100=R100/R0W100↑→材料纯度↑→α↑与材料纯度有关,用电阻比表示
Slide7信息与控制工程学院TemperatureMeasurementRTDResistanceThermometerDetector(热电阻温度计) RTD(金属热电阻)作为测量温度用的热电阻材料,必须具备以下特点:电阻温度系数α要尽可能大且稳定;电阻率ρ要高(对初始值一定的热电阻,其体积就可以做的小一些,热容(比热乘以质量)随之减小,对温度变化响应比较快);比热小,亦即热惯性小;(单位质量物质变化1℃,热惯性指温度变化的时间滞后性)电阻值随温度变化关系以线性关系为宜(α);在较宽的测量范围内具有稳定的物理化学性质;良好的工艺性,即特性的复现性好,便于批量生产。Rt=Rt0[1+α(t-t0)]
Slide8信息与控制工程学院TemperatureMeasurementRTDResistanceThermometerDetector(热电阻温度计) R0—0℃时的阻值;分别为R0=10Ω和R0=100Ω。A=3.90802×10-31/℃;B=-5.80195×10-71/℃2;C=-4.27350×10-121/℃4。测温范围:-200~850℃。分度号:Pt10、Pt100。-200℃~0℃范围:Rt=R0[1+At+Bt2+C(t-100)t3]0~850℃范围:Rt=R0(1+At+Bt2)平均电阻温度系数为α=3.85×10-31/℃。Pt10电阻丝较粗,主要用于600℃以上的测量Rt≈R0(1+αt)铂热电阻特点:精
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