1、第第8章章 熱電式傳感器熱電式傳感器l8.1 熱電偶傳感器l8.2 熱電阻l8.3 熱敏電阻18.1 8.1 熱電偶傳感器熱電偶傳感器 優點：238.1.1 熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理 一、熱電效應一、熱電效應 當有兩種不同的導體或半導體當有兩種不同的導體或半導體A和和B組成一個回路，其組成一個回路，其兩端相互連接時，只要兩結點處的溫度不同，一端溫度為兩端相互連接時，只要兩結點處的溫度不同，一端溫度為T，稱為工作端或熱端，另一端溫度為稱為工作端或熱端，另一端溫度為T0 ，稱為自由端（也稱，稱為自由端（也稱參考端）或冷端，回路中將產生一個電動勢，該電動勢的方參考端）或冷端，回路中將產生一個

2、電動勢，該電動勢的方向和大小與導體的材料及兩接點的溫度有關。這種現象稱為向和大小與導體的材料及兩接點的溫度有關。這種現象稱為“熱電效應熱電效應”，兩種導體組成的回路稱為，兩種導體組成的回路稱為“熱電偶熱電偶”，這兩，這兩種導體稱為種導體稱為“熱電極熱電極”，產生的電動勢則稱為，產生的電動勢則稱為“熱電勢熱電勢”。 熱電勢由兩部分電勢組成，一部分是兩種導體的接觸電熱電勢由兩部分電勢組成，一部分是兩種導體的接觸電勢，另一部分是單一導體的溫差電勢。勢，另一部分是單一導體的溫差電勢。 45（一） 接觸電勢BAABnneKTTeln)(eAB(T)導體A、B結點在溫度T 時形成的接觸電動勢；e單位電荷，

3、 e =1.610-19C； K波爾茲曼常數， k =1.3810-23 J/K ；nA、nB 導體A、B在溫度為T 時的電子密度。接觸電勢的大小與溫度高低及導體中的電子密度有關。接觸電勢的大小與溫度高低及導體中的電子密度有關。接觸電勢原理圖+ABeAB(T)-6eA(T，T0)導體A兩端溫度為T、T0時形成的溫差電動勢；T，T0高低端的絕對溫度； A湯姆遜系數，表示導體A兩端的溫度差為1時所產生的溫差電動勢，例如在0時，銅的 =2V/。（二） 溫差電勢dTTTeTTAA0),(0AeA(T, To)ToT溫差電勢原理圖+7由導體材料A、B組成的閉合回路，其接點溫度分別為T、T0,如果TT0，

4、則必存在著兩個接觸電勢和兩個溫差電勢，回路總電勢：eB(T,T0)T0TeAB(T)eAB(T0)eA(T,T0)AB（三） 回路總電勢nAT、nAT0導體A在結點溫度為T和T0時的電子密度； nBT、nBT0導體B在結點溫度為T和T0時的電子密度；A 、 B導體A和B的湯姆遜系數。),(),()()(),(0000TTeTTeTeTeTTEBAABABABTTABBTATBTATdTnneKTnneKT0000)(lnln 8熱電偶的基本性質：熱電偶的基本性質：（1）熱電偶回路熱電勢只與組成熱電偶的材料及兩）熱電偶回路熱電勢只與組成熱電偶的材料及兩端溫度有關；與熱電偶的長度、粗細、形狀無關。

5、端溫度有關；與熱電偶的長度、粗細、形狀無關。（2）如果熱電偶兩電極材料相同，即）如果熱電偶兩電極材料相同，即nAnB，A B，雖然兩端溫度不同，但回路中的總熱電勢仍為，雖然兩端溫度不同，但回路中的總熱電勢仍為零，因此熱電偶必須用兩種不同材料作熱電極；零，因此熱電偶必須用兩種不同材料作熱電極；（3）如果熱電偶兩電極材料不同，而熱電偶兩端的）如果熱電偶兩電極材料不同，而熱電偶兩端的溫度相同，即溫度相同，即TT0，回路中也不產生熱電勢。，回路中也不產生熱電勢。TTABBTATBTATABdTnneKTnneKTTTE00000)(lnln),( 9 BAABABABnnTTeKTeTeTTEln,0

6、00 CTfTeTeT ,TEABABAB0010 CTfTeTeT ,TEABABAB00由此可知：當由此可知：當保持不變時保持不變時 E EABAB(T,T(T,T0 0) )和和T T有單值對有單值對應關系，這是熱電偶測溫的基本公式。應關系，這是熱電偶測溫的基本公式。熱電極的極性熱電極的極性測量端失去電子的熱電極為正極，得到電子的熱測量端失去電子的熱電極為正極，得到電子的熱電極為負極。電極為負極。在熱電勢符號在熱電勢符號E EABAB(T,T(T,T0 0) )，規定寫在前面的，規定寫在前面的A A、T T分別分別為正極和高溫，寫在后面的為正極和高溫，寫在后面的B B、T T0 0分別為

7、負極和低分別為負極和低溫。如果它們的前后位置互換，則熱電勢極性相反。溫。如果它們的前后位置互換，則熱電勢極性相反。TTETTEABAB,0000TTETTEBAAB,11120AB0ABCTTTT，EET0T0BTAC13 EAB（T, T0）= EAC（T, T0）+ ECB（T, T0）T0TEBA(T,T0)BAT0TEAC(T,T0)ACT0TECB(T,T0)CB導體導體C稱為標準電極（一般由鉑制成）。這一規律稱為標準電稱為標準電極（一般由鉑制成）。這一規律稱為標準電極定律。極定律。14標準電極定律是一個極為實用的定律。可以想象，純標準電極定律是一個極為實用的定律。可以想象，純金屬的

8、種類很多，而合金類型更多。因此，要得出這金屬的種類很多，而合金類型更多。因此，要得出這些金屬之間組合而成熱電偶的熱電動勢，其工作量是些金屬之間組合而成熱電偶的熱電動勢，其工作量是極大的。由于鉑的物理、化學性質穩定，熔點高，易極大的。由于鉑的物理、化學性質穩定，熔點高，易提純，所以，我們通常選用高純鉑絲作為標準電極，提純，所以，我們通常選用高純鉑絲作為標準電極，只要測得各種金屬與純鉑組成的熱電偶的熱電動勢，只要測得各種金屬與純鉑組成的熱電偶的熱電動勢，則各種金屬之間相互組合而成的熱電偶的熱電動勢可則各種金屬之間相互組合而成的熱電偶的熱電動勢可根據式根據式 直接計算出來。直接計算出來。 例如：熱端

9、為例如：熱端為100，冷端為，冷端為0時，鎳鉻合金與純鉑時，鎳鉻合金與純鉑組成的熱電偶的熱電動勢為組成的熱電偶的熱電動勢為2.95mV，而考銅與純鉑組，而考銅與純鉑組成的熱電偶的熱電動勢為成的熱電偶的熱電動勢為-4.0mV，則鎳鉻和考銅組合，則鎳鉻和考銅組合而成的熱電偶所產生的熱電動勢應為而成的熱電偶所產生的熱電動勢應為2.95mV-(-4.0mV)=6.95mV EAB（T, T0）= EAC（T, T0）+ ECB（T, T0）15(4)連接導體定律),(),(),(00TTETTETTTEnBAnABnABAB為在工業測量溫度中使用補償導線提供了理論基礎。為在工業測量溫度中使用補償導線提

10、供了理論基礎。16BBA Tn T T0 AAB()()()00+=TTETTETTEnABnABAB，17方法u 冰點槽法u 計算修正法u 補正系數法u 零點遷移法u 冷端補償器法u 軟件處理法8.1.2 熱電偶冷端溫度補償原因l由熱電偶測溫原理知，只有當冷端溫度保持不變時，熱電勢才是被測溫度的單值函數 ；l熱電偶分度表給出的熱電勢是以冷端溫度0條件下測得的，使用時必須滿足T00 ，否則會產生誤差。 在工程測溫中，冷端溫度常隨環境溫度的變化而變化，將引入測量誤差，因此，必須采取修正或補償措施。181. 1. 冰點槽法冰點槽法把熱電偶的參考端置于冰水混合物容器里，使把熱電偶的參考端置于冰水混合

11、物容器里，使T0=0。這種辦法僅限于科學實驗中使用。為了避免冰水導電引這種辦法僅限于科學實驗中使用。為了避免冰水導電引起兩個連接點短路，必須把連接點起兩個連接點短路，必須把連接點分分別置于兩個玻璃試別置于兩個玻璃試管里，浸入同一冰點槽，使相互絕緣。管里，浸入同一冰點槽，使相互絕緣。mVABABTCC儀表銅導線試管補償導線熱電偶冰點槽冰水溶液T0192. 計算修正法用普通室溫計算出參考端實際溫度TH，利用公式計算注意:既不能只按1.999mV查表，認為T=49，也不能把49加上21，認為T=70。EAB(T,0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,0)例 用銅-康銅熱電偶測某一溫度T，參考端在室

12、溫環境TH中，測得熱電勢EAB(T，TH)=1.999mV，又用室溫計測出TH=21,則T為多少度？查此種熱電偶的分度表可知，EAB(21,0)=0.832mV， 故得EAB(T，0)=EAB(T，21)+EAB(21，0) =1.999+0.832 =2.831(mV)再次查分度表，與2.831mV對應的熱端溫度T=68。203. 補正系數法把參考端實際溫度TH乘上系數k，加到由EAB(T，TH)查分度表所得的溫度上，成為被測溫度T。用公式表達即 式中：T為未知的被測溫度； T為參考端在室溫下熱電偶電勢與分度表上對應的某個溫度； TH室溫； k為補正系數，其它參數見下表。例 用鉑銠10鉑熱電

13、偶測溫，已知冷端溫度TH=35，這時熱電勢為11.348mV查S型熱電偶的分度表，得出與此相應的溫度T=1150。再從下表中查出，對應于1150的補正系數k=0.53。于是，被測溫度 T=1150+0.5335=1168.3（）用這種辦法稍稍簡單一些，比計算修正法誤差可能大一點，但誤差不大于0.14。 T T k T H21溫度T/補正系數k鉑銠10-鉑(S)鎳鉻-鎳硅（K）1000.821.002000.721.003000.690.984000.660.985000.631.006000.620.967000.601.008000.591.009000.561.0010000.551.07

14、11000.531.1112000.5313000.5214000.5215000.5316000.53熱電偶補正系數 22例 用動圈儀表配合熱電偶測溫時，如果把儀表的機械零點調到室溫TH的刻度上,在熱電勢為零時，指針指示的溫度值并不是0而是TH。而熱電偶的冷端溫度已是TH,則只有當熱端溫度T=TH時，才能使EAB(T,TH)=0，這樣，指示值就和熱端的實際溫度一致了。這種辦法非常簡便，而且一勞永逸，只要冷端溫度總保持在TH不變，指示值就永遠正確。 4. 零點遷移法應用領域：如果冷端不是0，但十分穩定（如恒溫車間或有空調的場所）。實質：實質：在測量結果中人為地加一個恒定值在測量結果中人為地加一

15、個恒定值，因為冷端溫，因為冷端溫度穩定不變，電動勢度穩定不變，電動勢EAB(TH,0)是常數，利用指示儀表是常數，利用指示儀表上上調整零點調整零點的辦法，加大某個適當的值而實現補償。的辦法，加大某個適當的值而實現補償。235. 冷端補償器法利用不平衡電橋產生熱勢補償熱電偶因冷端溫度變化而引起熱電勢的變化值。不平衡電橋由R1、R2、R3(錳銅絲繞制)、RCu(銅絲繞制)四個橋臂和橋路電源組成。設計時，在0下使電橋平衡(R1=R2=R3=RCu)，此時Uab=0 ，電橋對儀表讀數無影響。 冷端補償器的作用注意：橋臂RCu必須和熱電偶的冷端靠近，使處于同一溫度之下。 mVEAB(T,T0)T0T0T

16、AB+-abUUabRCuR1R2R3RT0 Ua Uab EAB(T,T0)供電4V直流，在040或-2020的范圍起補償作用。注意，不同材質的熱電偶所配的冷端補償器，其中的限流電阻R不一樣，互換時必須重新調整。246. 軟件處理法對于計算機系統，不必全靠硬件進行熱電偶冷端處理。例如冷端溫度恒定但不為0的情況，只需在采樣后加一個與冷端溫度對應的常數即可。 對于T0經常波動的情況，可利用熱敏電阻或其它傳感器把T0信號輸入計算機，按照運算公式設計一些程序，便能自動修正。后一種情況必須考慮輸入的采樣通道中除了熱電勢之外還應該有冷端溫度信號，如果多個熱電偶的冷端溫度不相同，還要分別采樣，若占用的通道

17、數太多，宜利用補償導線把所有的冷端接到同一溫度處，只用一個冷端溫度傳感器和一個修正T0的輸入通道就可以了。冷端集中，對于提高多點巡檢的速度也很有利。 252627熱電偶材料應滿足：l熱電特性穩定，即熱電勢與溫度的對應關系不會變動；l熱電勢要足夠大，這樣易于測量熱電勢，可得到較高的準確度；l熱電勢與溫度為單值關系，最好成線性關系或簡單的函數關系；l物理性能穩定，化學性能穩定，不易氧化和腐蝕；l電阻溫度系數和電阻率要小；l 材料的機械強度要高，便于制造；l 復現性好，便于成批生產。8.1.3 熱電偶的常用材料與結構28 1鉑鉑銠熱電偶(S型) 分度號LB3工業用熱電偶絲：0.5mm，實驗室用可更細

18、些。正極：鉑銠合金絲,用90鉑和10銠(重量比)冶煉而成。負極：鉑絲。測量溫度：長期：1300、短期：1600。特點：n 材料性能穩定，測量準確度較高；可做成標準熱電偶 或基準熱電偶。用途：實驗室或校驗其它熱電偶。n 測量溫度較高，一般用來測量1000以上高溫。n 在高溫還原性氣體中（如氣體中含Co、H2等）易被侵 蝕，需要用保護套管。n 材料屬貴金屬，成本較高。n 熱電勢較弱。 （一）熱電偶常用材料（一）熱電偶常用材料29 2鎳鉻鎳硅(鎳鋁)熱電偶(K型) 分度號EU2工業用熱電偶絲： 1.22.5mm，實驗室用可細些。正極：鎳鉻合金(用88.489.7鎳、910鉻，0.6硅，0.3錳，0.

19、40.7鈷冶煉而成)。負極：鎳硅合金(用95.797鎳,23硅,0.40.7鈷冶煉而成)。測量溫度：長期1000，短期1300。特點：u 價格比較便宜，在工業上廣泛應用。u 高溫下抗氧化能力強，在還原性氣體和含有SO2， H2S等氣體中易被侵蝕。u 復現性好，熱電勢大，但精度不如WRLB。 303鎳鉻考銅熱電偶(E型) 分度號為EA2工業用熱電偶絲:1.22mm，實驗室用可更細些。正極：鎳鉻合金負極：考銅合金（用56銅，44鎳冶煉而成）。測量溫度：長期600，短期800。特點：l 價格比較便宜，工業上廣泛應用。l 在常用熱電偶中它產生的熱電勢最大。l 氣體硫化物對熱電偶有腐蝕作用。考銅易氧化變

20、 質，適于在還原性或中性介質中使用。 314鉑銠30鉑銠6熱電偶(B型) 分度號為LL2正極：鉑銠合金（用70鉑，30銠冶煉而成）。負極：鉑銠合金（用94鉑，6銠冶煉而成）。測量溫度：長期可到1600，短期可達1800。特點：l 材料性能穩定，測量精度高。l 還原性氣體中易被侵蝕。l 低溫熱電勢極小，冷端溫度在50以下可不加補償。l 成本高。 32幾種持殊用途的熱電偶（1 1）銥和銥合金熱電偶）銥和銥合金熱電偶 如銥50銠銥10釕熱電偶它能在氧化氣氛中測量高達2100的高溫。（2 2）鎢錸熱電偶）鎢錸熱電偶 是60年代發展起來的，是目前一種較好的高溫熱電偶，可使用在真空惰性氣體介質或氫氣介質中

21、，但高溫抗氧能力差。國產鎢錸-鎢錸20熱電偶使用溫度范圍3002000分度精度為1。（3 3）金鐵）金鐵鎳鉻熱電偶鎳鉻熱電偶 主要用在低溫測量，可在2273K范圍內使用，靈敏度約為10V。（4 4）鈀）鈀鉑銥鉑銥1515熱電偶熱電偶 是一種高輸出性能的熱電偶，在1398時的熱電勢為47.255mV，比鉑鉑銠10熱電偶在同樣溫度下的熱電勢高出3倍，因而可配用靈敏度較低的指示儀表，常應用于航空工業。 33（6 6）銅）銅康銅熱電偶，分度號康銅熱電偶，分度號MKMK 熱電偶的熱電勢略高于鎳鉻-鎳硅熱電偶，約為43V/。復現性好，穩定性好，精度高，價格便宜。缺點是銅易氧化，廣泛用于20K473K的低溫

22、實驗室測量中。 （5 5）鐵）鐵康銅熱電偶，分度號康銅熱電偶，分度號TKTK 靈敏度高，約為53V/，線性度好，價格便宜，可在800以下的還原介質中使用。主要缺點是鐵極易氧化，采用發藍處理后可提高抗銹蝕能力。 34 （二）常用熱電偶的結構類型 1工業用熱電偶 下圖為典型工業用熱電偶結構示意圖。它由熱電偶絲、絕緣套管、保護管以及接線盒等部分組成。實驗室用時，也可不裝保護管，以減小熱慣性。 工業熱電偶結構示意圖1接線盒；2保護管3絕緣套管4熱電偶絲123435(a)(b)(c)(d) 132 2鎧裝式熱電偶（又稱套管式熱電偶）優點是小型化（直徑從12mm到0.25mm）、壽命、熱慣性小，使用方便。

23、 測溫范圍在1100以下的有：鎳鉻鎳硅、鎳鉻考銅鎧裝式熱電偶。 斷面如圖所示。它是由熱電偶絲、絕緣材料，金屬套管三者拉細組合而成一體。又由于它的熱端形狀不同，可分為四種型式如圖。圖3.2-12 鎧裝式熱電偶斷面結構示意圖 1 金屬套管; 2絕緣材料; 3熱電極 (a)碰底型; (b)不碰底型; (c)露頭型; (d)帽型363快速反應薄膜熱電偶用真空蒸鍍等方法使兩種熱電極材料蒸鍍到絕緣板上而形成薄膜裝熱電偶。如圖，其熱接點極薄(0.010.lm) 4123快速反應薄膜熱電偶1熱電極; 2熱接點;3絕緣基板; 4引出線因此，特別適用于對壁面溫度的快速測量。安裝時,用粘結劑將它粘結在被測物體壁面上

24、。目前我國試制的有鐵鎳、鐵康銅和銅康銅三種,尺寸為 6060.2mm;絕緣基板用云母、陶瓷片、玻璃及酚醛塑料紙等；測溫范圍在300以下；反應時間僅為幾ms。 37 4快速消耗微型熱電偶 下圖為一種測量鋼水溫度的熱電偶。它是用直徑為0.050.lmm的鉑銠10一鉑銠30熱電偶裝在U型石英管中，再鑄以高溫絕緣水泥，外面再用保護鋼帽所組成。這種熱電偶使用一次就焚化，但它的優點是熱慣性小，只要注意它的動態標定，測量精度可達土57。14235678 91110快速消耗微型 1剛帽； 2石英； 3紙環； 4絕熱泥；5冷端； 6棉花； 7絕緣紙管； 8補償導線；9套管； 10塑料插座； 11簧片與引出線38

25、398.2 熱電阻熱電阻 一、概述一、概述 熱電阻傳感器是利用導體或半導體的電阻值隨溫度變熱電阻傳感器是利用導體或半導體的電阻值隨溫度變化而變化的原理進行測溫的。化而變化的原理進行測溫的。 1. 優點：優點： 測量精度高；測量精度高； 有較大的測量范圍；有較大的測量范圍；200600 易于使用在自動測量和遠距離測量中易于使用在自動測量和遠距離測量中402. 分類分類熱電阻傳感器分為金屬熱電阻和半導體熱電阻熱電阻傳感器分為金屬熱電阻和半導體熱電阻 兩大類兩大類, 一一般把金屬熱電阻稱為熱電阻般把金屬熱電阻稱為熱電阻, 而把半導體熱電阻稱為熱敏電而把半導體熱電阻稱為熱敏電阻。阻。3. 常用熱電阻常

26、用熱電阻用于制造熱電阻的金屬材料應滿足以下要求：用于制造熱電阻的金屬材料應滿足以下要求：（1）有盡可能大和穩定的電阻溫度系數和電阻率）有盡可能大和穩定的電阻溫度系數和電阻率, R-t 關系最好成線性；關系最好成線性；（2）熱容量小；）熱容量小；（3）在工作范圍內，）在工作范圍內， 物理和化學性能穩定，易復制，物理和化學性能穩定，易復制，價格便宜；價格便宜；目前最常用的熱電阻有鉑熱電阻和銅熱電阻。目前最常用的熱電阻有鉑熱電阻和銅熱電阻。41鉑的物理、化學性質都很穩定，耐高溫、耐腐蝕。但在還原性介質鉑的物理、化學性質都很穩定，耐高溫、耐腐蝕。但在還原性介質中，特別是在高溫下，易被氧化物中還原成金屬

27、的金屬蒸汽污中，特別是在高溫下，易被氧化物中還原成金屬的金屬蒸汽污染，以致變脆，并改變電阻與溫度的關系特性。可用保護套管染，以致變脆，并改變電阻與溫度的關系特性。可用保護套管設法避免或減輕。設法避免或減輕。 )1 (320CtBtAtRRt（一）鉑電阻（一）鉑電阻 Pt)(10968. 313CA)(10847. 527CB)(1022. 4312CC式中，式中，Rt：溫度為：溫度為t時的阻值時的阻值 R0：溫度為：溫度為0時的阻值時的阻值 A：常數：常數 ， B：常數：常數 ， C：常數，：常數，鉑電阻與溫度的關系為：鉑電阻與溫度的關系為：42 熱電阻在溫度熱電阻在溫度t時的電阻值與時的電阻

28、值與R0 有關。目前我國規定工有關。目前我國規定工業用鉑熱電阻有業用鉑熱電阻有R0=10和和R0=100兩種兩種, 它們的分度號它們的分度號分別為分別為Pt10和和Pt100, 其中以其中以Pt100為常用。鉑熱電阻不同為常用。鉑熱電阻不同分度號亦有相應分度表分度號亦有相應分度表, 即即Rt-t 的關系表的關系表, 這樣在實際測這樣在實際測量中量中, 只要測得熱電阻的阻值只要測得熱電阻的阻值Rt, 便可從分度表上查出對便可從分度表上查出對應的溫度值。應的溫度值。近似計算時，可認為：近似計算時，可認為：tRRRRt1000100043由于鉑是貴重金屬由于鉑是貴重金屬, , 因此因此, , 在一些

29、測量精度要求不高且溫度在一些測量精度要求不高且溫度較低的場合較低的場合, , 可采用銅熱電阻進行測溫可采用銅熱電阻進行測溫, , 它的測量范圍為它的測量范圍為 50 50 150150。 （二）銅熱電阻（二）銅熱電阻銅熱電阻線性好銅熱電阻線性好, , 價格便宜價格便宜, , 但它易氧化但它易氧化, , 不適宜在腐蝕不適宜在腐蝕性介質或高溫下工作。性介質或高溫下工作。銅熱電組的兩種分度號為：銅熱電組的兩種分度號為： Cu50(R0=50)和和Cu100 （R100=100）。）。 ）（，銅電阻的電阻溫度系數時的電阻值；銅電阻在溫度時的電阻值；銅電阻在溫度式中，1301028899. 4:0:CC

30、RCtRt)1 (0tRRt銅熱電阻在測量范圍內其電阻值與溫度的關系幾乎是線性的銅熱電阻在測量范圍內其電阻值與溫度的關系幾乎是線性的, 可近似地表示為可近似地表示為:444.熱電阻的結構熱電阻結構示意圖45 四、熱電阻傳感器應用四、熱電阻傳感器應用內部引線方式有兩線制、內部引線方式有兩線制、 三線制和四線制三種。三線制和四線制三種。 二二線制中引線電阻對測量影響大線制中引線電阻對測量影響大, 用于測溫精度不高場用于測溫精度不高場合。三線制可以減小熱電阻與測量儀表之間連接導合。三線制可以減小熱電阻與測量儀表之間連接導線的電阻因環境溫度變化所引起的測量誤差。四線線的電阻因環境溫度變化所引起的測量誤

31、差。四線制可以完全消除引線電阻對測量的影響制可以完全消除引線電阻對測量的影響, 用于高精度用于高精度溫度檢測。工業用鉑電阻測溫采用三線制或四線制。溫度檢測。工業用鉑電阻測溫采用三線制或四線制。4647A、三線制測溫消除導線產生誤差原理、三線制測溫消除導線產生誤差原理相臨兩橋臂增加同一阻值的電阻，對電橋的平衡無影響。相臨兩橋臂增加同一阻值的電阻，對電橋的平衡無影響。0RRRRt設計使ERRRErRRrRRRRRErRRrRrRRrRUttttt000000)()(48B、四線制測溫)1 (0110tIRRRIRRRUftf運放采用斬波放大器ICL7650差動放大器。恒流源供電。49 熱敏電阻是利

32、用某種半導體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質制成的。 8.3 8.3 熱敏電阻溫度傳感器熱敏電阻溫度傳感器一、熱敏電阻的特點（1）靈敏度高；（2）體積小；（3）使用方便。 熱敏電阻的主要缺點：阻值與溫度變化呈非線性關系，元件穩定性和互換性較差。 50 熱敏電阻的種類很多，分類方法也不相同。按熱敏電阻的熱敏電阻的種類很多，分類方法也不相同。按熱敏電阻的阻值與溫度關系這一重要特性可分為：阻值與溫度關系這一重要特性可分為：1 1正溫度系數熱敏電阻器（正溫度系數熱敏電阻器（PTC: PTC: Positive Temperature Coefficient ） 電阻值隨溫度升高而增大的電阻器，簡稱電

33、阻值隨溫度升高而增大的電阻器，簡稱PTCPTC熱敏阻器。熱敏阻器。它的主要材料是摻雜的它的主要材料是摻雜的BaTiOBaTiO3 3半導體陶瓷。半導體陶瓷。2 2負溫度系數熱敏電阻器（負溫度系數熱敏電阻器（NTC: NTC: Negative Temperature Coefficient ） 電阻值隨溫度升高而下降的熱敏電阻器簡稱電阻值隨溫度升高而下降的熱敏電阻器簡稱NTCNTC熱敏電阻熱敏電阻器。它的材料主要是一些過渡金屬氧化物半導體陶瓷。器。它的材料主要是一些過渡金屬氧化物半導體陶瓷。3 3突變型負溫度系數熱敏電阻器（突變型負溫度系數熱敏電阻器（CTRCTR） 該類電阻器的電阻值在某特定

34、溫度范圍內隨溫度升高而降該類電阻器的電阻值在某特定溫度范圍內隨溫度升高而降低低3 34 4個數量級，即具有很大個數量級，即具有很大負溫度系數負溫度系數。其主要材料是。其主要材料是VOVO2 2并添加一些金屬氧化物。并添加一些金屬氧化物。 （二）熱敏電阻的分類（二）熱敏電阻的分類 511. 1. 標稱電阻標稱電阻R R2525（冷阻）（冷阻）標稱電阻值是熱敏電阻在標稱電阻值是熱敏電阻在25250.20.2時的阻值。時的阻值。 二、熱敏電阻的基本參數2. 2. 材料常數材料常數B B它是描述熱敏材料物理特性的常數。它是描述熱敏材料物理特性的常數。B B值取決于材料的激活能值取決于材料的激活能E E

35、, ,具有具有B B= =E E2 2k k的函數關系，式中的函數關系，式中k k為波爾茲曼常數。一般為波爾茲曼常數。一般B B值值越大，則電阻值越大，靈敏度越高。在工作溫度范圍內，越大，則電阻值越大，靈敏度越高。在工作溫度范圍內，B B值并值并不是一個嚴格的常數，而是隨溫度的升高略有增加的。不是一個嚴格的常數，而是隨溫度的升高略有增加的。 3. 電阻溫度系數 （%/）指熱敏電阻的溫度變化1 時其電阻值變化率與其值之比。4. 耗散系數H熱敏電阻器溫度變化1所耗散的功率變化量。在工作范圍內，當環境溫度變化時,H值隨之變化,其大小與熱敏電阻的結構、形狀和所處介質的種類及狀態有關。 )25(1252

36、5tRRttdTdRRTTt1526. 最高工作溫度Tmax熱敏電阻器在規定的技術條件下長期連續工作所允許的最高溫度：T0環境溫度；PE環境溫度為T0時的額定功率；H耗散系數7. 最低工作溫度Tmin熱敏電阻器在規定的技術條件下能長期連續工作的最低溫度。8. 轉變點溫度Tc熱敏電阻器的電阻一溫度特性曲線上的拐點溫度，主要指正電阻溫度系數熱敏電阻和臨界溫度熱敏電阻。HPTTE0max5. 時間常數熱敏電阻器在零功率測量狀態下，當環境溫度突變時電阻器的溫度變化量從開始到最終變量的63.2所需的時間。它與熱容量C和耗散系數H之間的關系HC539. 額定功率PE熱敏電阻器在規定的條件下，長期連續負荷工

37、作所允許的消耗功率。在此功率下,它自身溫度不應超過Tmax。10. 測量功率PC熱敏電阻器在規定的環境溫度下,受到測量電流加熱而引起的電阻值變化不超過0.1時所消耗的功率11. 工作點電阻RG在規定的溫度和正常氣候條件下，施加一定的功率后使電阻器自熱而達到某一給定的電阻值。 tnHP1000012. 工作點耗散功率PG電阻值達到RG時所消耗的功率。UG電阻器達到熱平衡時的端電壓。GGGRUP254（一）熱敏電阻器的電阻溫度特性（RTT） 1234鉑絲4060120 1600100101102103104105106RT/溫度T/C熱敏電阻的電阻-溫度特性曲線三、熱敏電阻器主要特性TT與RTT特

38、性曲線一致。如P160，圖7-1955RT、RT0溫度為T、T0時熱敏電阻器的電阻值； Bn NTC熱敏電阻的材料常數。由測試結果表明，不管是由氧化物材料，還是由單晶體材料制成的NTC熱敏電阻器，在不太寬的溫度范圍（小于450），都能利用該式，它僅是一個經驗公式。 1 負電阻溫度系數(NTC: Positive Temperature Coefficient )熱敏電阻器的溫度特性011exp0TTBRRnTTNTC的電阻溫度關系的一般數學表達式為：0ln11ln0TnTRTTBR如果以lnRT、1/T分別作為縱坐標和橫坐標，則上式是一條斜率為BN ，通過點(1/T，lnRT)的一條直線,如圖。56105104103102 0 -101030507085100120T/C電阻/NTC熱敏電阻器的電阻-溫度曲線材料的不同或配方的比例和方法不同，則BN也不同。用lnRT1/T