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項目八：溫度傳感器知識點1：熱電偶單擊此處編輯母版文本樣式第二級第三級第四級第五級

目錄熱電效應基本定律補償電路結構應用單擊此處編輯母版文本樣式第二級第三級第四級第五級

PART01熱電效應簡介8.1熱電偶溫度傳感器1.熱電效應溫度傳感器是一種將溫度變化轉換為電量變化的裝置。其中熱電偶溫度傳感器是將溫度量轉換為電勢大小的熱電式傳感器。【特點】(1)結構簡單(兩根焊接在一起不同金屬絲)；(2)精度高(鉑銠10─鉑，t≤600℃時，誤差為±2.4℃)；(3)有一定熱慣性(惰性級別為Ⅰ,上升63.2%所需時間≤20ms)；(4)存在傳熱誤差；(5)受冷端溫度(環境溫度)影響。 將兩種不同材料的導體，組成一個閉合回路，如圖所示。如果兩端點的溫度不同，則在兩者間產生一電動勢，這個電勢的大小和方向與兩種導體的性質和兩個結點溫度差有關，這一溫度現象稱為熱電效應，有時也稱溫差電效應。由兩種導體組成的回路叫熱電偶，組成熱電偶的A、B兩種導體叫熱電級，兩個結點，一個稱為工作端或熱端（t），另一個叫自由端或冷端（t0）。熱電偶產生的電勢E稱為熱電勢或溫差電勢。8.1熱電偶溫度傳感器1、熱電效應8.1熱電偶溫度傳感器(1)接觸電勢各種導體中都有大量的自由電子，不同金屬中的自由電子密度是不同的，當互相接觸時，密度大的金屬中的自由電子向密度小的金屬中擴散，最后達到平衡，結果失去電子的金屬帶正電，獲得電子的金屬帶負電，形成接觸電勢。8.1熱電偶溫度傳感器(2)溫差電勢對于同一根均質的金屬導體，如果兩端溫差不同，則高溫端的自由電子具有較大的動能，因而高溫度端向低溫端擴散，結果高溫因失去電子而帶正電，低溫端因獲得自由電子而帶負電，形成溫差電勢。單擊此處編輯母版文本樣式第二級第三級第四級第五級

PART02基本定律簡介8.1熱電偶溫度傳感器2.熱電偶基本定律（1）中間溫度定律在熱電偶回路中，如果熱電偶分別與熱電極A’、B’相連接，接點溫度分別為：T、Tn、T0，則總熱電勢為相應熱電勢之和：8.1熱電偶溫度傳感器2.熱電偶基本定律（2）中間導體定律在熱電偶回路中，只要中間導體兩端溫度相等，接入中間導體后，對熱電偶回路的總電勢沒有影響。

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PART03補償電路簡介8.1熱電偶溫度傳感器3.熱電偶冷端補償----補償導線法

由于熱電偶的熱電勢與兩結點的溫度有關，因此，在測溫過程中，只有保持冷端溫度不變，才能準確地測量熱端溫度。但在實際測量過程中，環境溫度是變化的，這就導致了測量誤差，必須采取修正或補償措施。

8.1熱電偶溫度傳感器3.熱電偶冷端補償---冷端溫度自動補償（補償電橋）橋的一臂為銅電阻，阻值隨溫度升高而變大，使電橋不平衡，產生一不平衡電流，如果該電流與熱電偶冷端溫度變化產生的熱電勢大小相等、方向相反，由相互抵消，達到自補償的作用。單擊此處編輯母版文本樣式第二級第三級第四級第五級

PART04結構應用簡介8.1熱電偶溫度傳感器4.結構應用1、熱電偶的結構熱電偶結構簡單，由熱電極金屬材料絲、絕緣材料、保護材料及接線部分組成，熱電偶的感受部分是工作端結點。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1234單擊此處編輯母版文本樣式第二級第三級第四級第五級16

知識點2：熱電阻單擊此處編輯母版文本樣式第二級第三級第四級第五級

目錄熱電阻常用熱電阻測量電路結構應用單擊此處編輯母版文本樣式第二級第三級第四級第五級

PART01熱電阻簡介8.2熱電阻傳感器1.熱電阻

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。

熱電阻傳感器分為金屬熱電阻和半導體熱電阻兩大類,一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阻。

金屬熱電阻的特點：（1）測量精度高；（2）有較大的測量范圍；－200～600℃（3）易于使用在自動測量和遠距離測量中。

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；（2）R-t關系最好成線性；（3）熱容量小；（4）在工作范圍內，物理和化學性能穩定，價格便宜；

目前最常用的熱電阻有鉑熱電阻和銅熱電阻。單擊此處編輯母版文本樣式第二級第三級第四級第五級

PART02常用熱電阻簡介 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的金屬蒸汽污染，以致材料變脆，并改變它的電阻與溫度的關系特性。可用保護套管設法避免或減輕。

熱電阻在溫度t時的電阻值與R0有關。目前我國規定工業用鉑熱電阻有R0=10Ω和R0=100Ω兩種,它們的分度號分別為Pt10和Pt100,其中以Pt100為常用。鉑熱電阻不同分度號亦有相應分度表,即Rt-t的關系表,這樣在實際測量中,只要測得熱電阻的阻值Rt,便可從分度表上查出對應的溫度值。8.2熱電阻傳感器2.1鉑電阻 由于鉑是貴重金屬,因此,在一些測量精度要求不高且溫度較低的場合,可采用銅熱電阻進行測溫,它的測量范圍為－50～150℃。銅熱電阻線性好,價格便宜,但它易氧化,不適宜在腐蝕性介質或高溫下工作。銅熱電組的兩種分度號為：Cu50(R0=50Ω)和Cu100（R100=100Ω）。8.2熱電阻傳感器2.2銅電阻單擊此處編輯母版文本樣式第二級第三級第四級第五級

PART03測量電路簡介8.2熱電阻傳感器3.熱電阻的測溫線路內部引線方式有二線制、三線制和四線制三種。二線制中引線電阻對測量影響大,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線的電阻因環境溫度變化所引起的測量誤差。四線制可以完全消除引線電阻對測量的影響,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。單擊此處編輯母版文本樣式第二級第三級第四級第五級

PART04結構應用簡介8.2熱電阻傳感器4.結構應用熱電阻由電阻體、保護套管和接線盒等部件組成，如圖（a）所示。熱電阻絲是繞在骨架上的，骨架采用石英、云母、陶瓷或塑料等材料制成，可根據需要將骨架制成不同的外形。為了防止電阻體出現電感，熱電阻絲通常采用雙線并繞法，如圖（b）所示。單擊此處編輯母版文本樣式第二級第三級第四級第五級27

知識點3：熱敏電阻單擊此處編輯母版文本樣式第二級第三級第四級第五級

目錄熱敏電阻基本分類測量電路結構應用單擊此處編輯母版文本樣式第二級第三級第四級第五級

PART01熱敏電阻簡介8.3熱敏電阻傳感器1.熱敏電阻熱敏電阻是利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。與金屬材料相比，半導體材料的電阻率溫度系數為金屬材料的10~100倍，甚至更高。【特點】（1）靈敏度高；（2）體積小；（3）使用方便。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。單擊此處編輯母版文本樣式第二級第三級第四級第五級

PART02基本分類簡介 PTC熱敏電阻：其電阻隨溫度升高而快速增大，具有正溫度系數。它的主要材料是摻雜的BaTiO3半導體陶瓷。8.3熱敏電阻傳感器2.1PTC熱敏電阻

如圖所示，當溫度越過某一數值后，PTC熱敏電阻的電阻率隨溫度增高而迅速地增大，用于窄溫區范圍內的溫度檢測和溫度控制，如電子驅蚊器的加熱芯片，電熱毯的控溫元件等，也可作溫度補償元件應用。8.3熱敏電阻傳感器2.2NTC熱敏電阻

NTC的電阻率隨溫度增加比較均勻地減小，這種較均勻的感溫特性，適用于作較寬范圍的溫度檢測傳感器，是構成熱敏傳感器的主要元件。目前實用化的NTC材料通常是Mn、Co、Ni、Fe、Cu等2~4種成分的氧化物燒結體，有時為了調整電阻率及溫度系數也滲入了Ti、Al的氧化物。 NTC熱敏電阻：具有很高的負溫度系數。其主要材料是VO2并添加一些金屬氧化物。8.3熱敏電阻傳感器2.3CTR熱敏電阻

CTR在臨界溫度附近（約68℃）電阻率產生突變，突變數量級為2~4，曲線斜率在此區段特別陡，靈敏度極高。可作溫度開關用。 CTR熱敏電阻：在某一溫度值處電阻值急劇變化，具有臨界溫度系數。它的材料主要是一些過渡金屬氧化物半導體陶瓷。單擊此處編輯母版文本樣式第二級第三級第四級第五級

PART03測量電路簡介8.3熱敏電阻傳感器3.熱敏電阻的測溫線路各種熱敏電阻的阻值在常溫下很大，通常都在數kΩ以上，所以連接導線的阻值（最多不過10Ω）幾乎對測溫沒有影響，不必采用三線制或四線制接法，給使用帶來方便。

另外，熱敏電阻的阻值隨溫度改變顯著，只要很小的電流流過熱敏電阻，就能產生明顯的電壓變化，而電流對熱敏電阻自身有加熱作用，所以應注意不要使電流過大，防止帶來測量誤差。單擊此處編輯母版文本樣式第二級第三級第四級第五級

PART04結構應用簡介8.3熱敏電阻傳感器4.1結構

熱敏電阻元件可按使用要求制成棒狀、珠狀及片狀等形狀。

組成溫度傳感器的熱敏元件，一般被封裝在玻璃管外殼內，通過引