传感器与检测技术课件 项目六 测量物体温度 任务6.2 热电阻传感器测量温度.pptxVIP

项目六测量物体温度

任务描述：炼铁高炉生产运行到了炉役后期，原设计炉缸测温使用的预埋式热电耦大部分已经损坏并且无法修复。由于炉役后期炉缸内陶瓷杯侵蚀严重，在没有炉缸测温系统的情况下，高炉运行人员无法掌握炉缸的腐蚀情况，生产运行具有很大的盲目性和危险性。若生产调整不当，则有穿炉的危险。为弥补这一缺陷，可以通过检测炉缸外皮的温度，间接反映内部砖衬的温度变化，从而有效监测高炉炉缸的状态。此外汽车（电喷型）的气管进风量的测量，在进气口张拉一根白金丝（热电阻），通上一定的电流，白金丝通电发热，而其上的温度随进风量而变化，白金丝的电阻随温度变化，然后测量白金丝上的电流就可得知进风量。在生活中常常用到的电器如：电磁炉、电压力锅、电饭煲、电烤箱、消毒柜、饮水机、微波炉、电取暖机、办公自动化设备（如复印机、打印机）等，以及工业、医疗、环保、气象、食品加工设备等的仪表线圈、集成电路、石英晶体振荡器等，这些都需要温度检测及温度补偿，采用热电偶是很多场合是不合适，这些时候我们需要用到热电阻或热敏电阻。本节课的任务就是认识热电阻和热敏电阻，合理用温度传感器。让我们一起来认识一下热电阻和热敏电阻吧！

知识链接：热电偶测量物体温度电阻式温度传感器是利用导体或半导体材料的电阻值随温度变化而变化的原理来测量温度的。材料的电阻率随温度的变化而变化的现象称为热电阻效应。当温度升高时，虽然自由电子数目基本不变（当温度变化范围不是很大时），但每个自由电子的动能将增加，因而在一定的电场作用下，要使这些杂乱无章的电子作定向运动就会遇到更大的阻力，导致金属电阻值随温度的升高而增加。按制造材料来分，一般把由金属导体铂、铜、镍等制成的测温元件称为金属热电阻传感器，简称热电阻传感器；把由半导体材料制成的测温元件称为热敏电阻，它的灵敏度比前者高十倍以上。

知识链接：热电偶测量物体温度一、热电阻1．热电阻基本工作原理金属热电阻传感器，是利用金属导体的电阻值随温度的变化而变化的原理进行测温的。最基本的热电阻测温仪是由热电阻、连接导线及显示仪表组成，如图6-11所示。热电阻广泛用来测量-220~850℃范围内的温度，少数情况下，低温可测量至-272℃，高温可测量至1000℃。金属热电阻常用的材料是铂和铜。标准铂电阻温度计精确度高，作为复现国际温标的标准仪器。图6-10热电阻结构示意图图6-11热电阻测量示意图

知识链接：热电偶测量物体温度作为热电阻的材料要求：电阻温度系数要大，以提高热电阻的灵敏度；电阻率尽可能大，以便减小电阻体尺寸；热容量要小，以便提高热电阻的响应速度；在测量范围内，应具有稳定的物理和化学性能；电阻与温度的关系最好接近于线性；应有良好的可加工性，且价格便宜。热电阻＝电阻体（最主要部分）＋绝缘套管＋接线盒，如图6-12云母铂电阻示意图所示，绝缘套管材料是云母，云母起到绝缘、耐高温的作用。图6-12云母铂电阻示意图

知识链接：热电偶测量物体温度2．常用热电阻（1）铂热电阻铂材料的具有以下优点：①物理、化学性能极为稳定，耐氧化能力强，温度范围宽（1200℃以下）保持特性稳定；②易于提纯，复制性好，有良好的工艺性；③电阻率高。但也有如下缺点：①电阻温度系数较小；②在还原介质中工作时易被沾污变脆；③价格较高。主要作为标准电阻温度计，广泛应用于温度基准、标准的传递。铂容易提纯，其物理、化学性能在高温和氧化性介质中很稳定。铂电阻的输出-输入特性接近线性，且测量精度高，所以它能用作工业测温元件和作为温度标准。有10、100、1000标准，对应分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000，各有相应的分度表，即Rt–t的关系表。按国际温标IPTS-68规定，在-259.34℃~630.73℃温域内，以铂电阻温度计作基准器。

知识链接：热电偶测量物体温度表6-8Pt100铂电阻分度表

知识链接：热电偶测量物体温度（2）铜热电阻铂金属贵重，价格昂贵，当测量精度要求不高，温度范围-50~150℃的场合，普遍采用铜热电阻，用于测量精度要求不高且温度较低的场合。Rt=R0（1+αt），α=4.28×10-3/℃。两种分度号：Cu50（R0=50Ω），Cu100（R0=100Ω）表6-9Cu50铜热电阻分度表温度℃0102030405060708090电阻/Ω05047.8545.743.5541.439.2405052.1445.2856.4258.5660.762.8464.9867.1269.2610071.473.5475.6877.8379.9882.13

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