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第四章非电量的电测技术关于热电阻传感器*第四章非电量的电测技术**第四章非电量的电测技术*热电阻分类
按材料分,热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类,前者简称热电阻,后者简称热敏电阻。按结构分,普通型热电阻、锴装热电阻、薄膜热电阻按用途分,工业用热电阻、精密标准电阻第2页,共17页,星期六,2024年,5月*第四章非电量的电测技术*工作原理温度升高,金属内部原子晶格的振动加剧,从而使金属内部的自由电子通过金属导体时的阻碍增大,宏观上表现出电阻率变大,电阻值增加,我们称其为正温度系数,即电阻值与温度的变化趋势相同。取一只100W/220V灯泡,用万用表测量其电阻值,可以发现其冷态阻值只有几十欧姆,而计算得到的额定热态电阻值应为484?。第3页,共17页,星期六,2024年,5月*第四章非电量的电测技术*一、金属热电阻及其特性热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。1、铂电阻铂易于提纯,在高温和氧化性介质中物理化学性质稳定,电阻率较大,能耐较高的温度;制成的铂电阻输出-输入特性接近线性。铂电阻的电阻值与温度之间的关系:A、B、C——常数铂电阻制成的温度计,除作温度标准外,还广泛应用于高精度的工业测量。由于铂为贵金属,一般在测量精度要求不高和测温范围较小时,均采用铜电阻。第4页,共17页,星期六,2024年,5月*第四章非电量的电测技术*2、铜电阻铜在-50~150℃范围内铜电阻化学、物理性能稳定,输出-输入特性接近线性,价格低廉。铜电阻阻值与温度变化之间的关系:式中A、B、C—常量当温度高于100℃时易被氧化,因此适用于温度较低和没有浸蚀性的介质中工作。第5页,共17页,星期六,2024年,5月*第四章非电量的电测技术*3、其他热电阻镍使用温度范围是-50~100℃和-50~150℃。但目前应用较少:镍非线性严重,材料提取也困难。但灵敏度都较高,稳定性好,在自动恒温和温度补偿方面的应用较多。(我国定为标准化热电阻)铟电阻适宜在-269~-258℃温度范围内使用,测温精度高,灵敏度是铂电阻的10倍,但是复现性差。锰电阻适宜在-271~-210℃温度范围内使用,灵敏度高,但是质脆易损坏。碳电阻适宜在-273~-268.5℃温度范围内使用,热容量小,灵敏度高,价格低廉,操作简便,但是热稳定性较差。第6页,共17页,星期六,2024年,5月*第四章非电量的电测技术*热电阻的结构比较简单,一般将电阻丝统在云母、石英、陶瓷、塑料等绝缘骨架上,经过固定,外面再加上保护套管。但骨架性能的好坏,影响其测量精度、体积大小和使用寿命。下面是关于热电阻的结构、类型的简单了解第7页,共17页,星期六,2024年,5月*第四章非电量的电测技术*感温元件结构普通(装配式)铂电阻第8页,共17页,星期六,2024年,5月*第四章非电量的电测技术*铠装式铂电阻比装配式铂电阻直径小,易弯曲,抗震性好,适宜安装在装配式铂电阻无法安装的场合。铠装式铂电阻外保护套管采用不锈钢,内充满高密度氧化物绝缘体,因此,它具有很强的抗污染性能和优良的机械强度,适合安装在环境恶劣的场合。可直接用铜导线和二次仪表相连接使用。由于它具有良好的电输出特性,可为显示仪、记录仪、调节器、扫描器、数据记录仪以及计算机提供准确的温度变化信号。铠装式铂电阻第9页,共17页,星期六,2024年,5月*第四章非电量的电测技术*薄膜铂热电阻元件,把金属铂研制成粉浆,采用先进的激光喷溅薄膜技术,及光刻法和干燥蚀刻法把铂附着在陶瓷基片上形成膜,引线经过激光调阻制成。铂金属的长期稳定性、可重复操作性、快速响应及较宽的工作温度范围等特性使其能够适合多种应用。薄膜铂热电阻陶瓷、玻璃、薄膜铂热电阻元件第10页,共17页,星期六,2024年,5月*第四章非电量的电测技术*二、测量电路及应用1、三线桥接法G为指示电表,R1、R2、R3为固定电阻,Ra为零位调节电阻。热电阻都通过电阻分别为r1、r3、r3的三根导线和电桥连接,r2、r3分别接在相邻的两臂,当温度变化时,只要它们的长度和电阻温度系数相同,它们的电阻变化就不会影响电桥的状态,即不会产生温度误差。r3r2r1第11页,共17页,星期六,2024年,5月*第四章非电量的电测技术*电桥在零位调整时,应使R4=Ra+Rt0为电阻在参考温度(如0℃)时的电阻值。三线连接法的缺点之一是可调电阻的接触电阻和电桥臂的电阻相连,可能导致电桥的零点不稳。r3r2
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