§2-1～2电阻式传感器

第二章电阻式传感器物理量引起电阻变化实现测量。1.电位器(位移传感器)2.电阻式温度传感器3.应变计4.信号调节电路2§2-1电位器传感器电位器是带有直线或旋转滑动触头的电阻性器件。R=x/lRt电阻R正比与滑动触头的移动距离x。Vrl(Rt)v0X(R)3电位器传感器的特点使用注意事项使用注意事项1.假定电阻沿长度方向是均匀的，滑动接触是平滑的；实际并非绝对均匀，如果是绕线电阻接触也不是平滑的。2.对于交变电源供电的场合，假设电容和电感足够小；当Rt较小时，线绕电阻的电感不可忽视，当Rt较大时，寄生电容不可忽视。3.环境温度起伏和自身发热导致温度变化的影响；环境温度均匀变化时，公式成立；在电阻上的功率消耗：P=Vr.Vr/Rt，应小于电位器额定功率。输入阻抗较低的测量电路会产生电加载效应，使电位器的某些部分的加热功率可能超过额定功率。4.滑动触头的摩擦和惯性的影响；在保证良好电气接触的前提下，尽量减小滑动触头的机械负荷，摩擦力在3～15克力；一般起动转距约为动态转距的两倍。对于快速移动，存在瞬间脱离接触的情况；一般移动速度限制在10m/s以下。5.滑动触头的接触电阻引起的噪声；在灰尘、潮气、氧化和磨损都可导致接触电阻增加而加大噪声；特点结构简单，坚固，输出电压范围宽，精度较高，价格相对较低。4应用领域1工业直线位移传感器液压油缸位置反馈…2工业角度位移传感器操纵杆：吊车抓斗升降控制…5市场上的工业用电位器位移传感器产品1.角度位移传感器（WDD系列，精度0.1%）：WDD-35260元/只；2WDD-35520元/只；WDD-65400元/只；2.直线位移传感器（WDL系列，精度0.1%）WDL-14（精度：1%）260元/只；WDL-25380元/只；WDL-50400元/只；WDL-100520元/只；WDL-200680元/只；WDL-3002000元/只；3.相关产品钢丝拉索位移传感器（0-120mm）880元/只；角度检测器860元/只；长度计测器（输出为：4-20mA）4200元/只；注：1.另有电流输出转换器（输出4-20mA）：180元/只；2.转换器组装调试费：100元/只；3.增加回弹（自动回复）功能：100元/只4.交货周期：二个月；（拥有部分规格现货，面洽）5.邮寄（快递）费用：角位移：30元/次；6WDD系列角度位移传感器（WDD系列，精度0.1%）主要技术指标标准阻值（KΩ）1,2,5启动力矩(mN.m)≤1，≤2（双联）电阻公差(%)±15介质耐压(V)500独立线性度(%)0.1,0.2,0.3,0.5,1绝缘电阻（MΩ）≥1000（500VDC）理论电旋转角345±2°旋转负荷寿命（圈）50x106(400r/min,每隔15min反转)输出平滑性变化≤50％(对标准值)独立线性度变化≤50％(对标准值)分辨力理论上无限输出平滑性(%)≥0.05额定功耗2Wat70℃0Wat125℃电阻温度系数≤±400（ppm/c）耐湿90％RH240h，电阻变化≤10％工作温度范围-55-+125(℃)振动振幅1.52mm或加速度15g，频率10-2000Hz，电阻变化≤±2％机械转角(°)360(连续)冲击50g11ms电阻变化≤±2％7外型尺寸8WDL直线位移传感器（WDL系列，精度0.1%）主要技术指标特性\型号WDL25WDL50WDL100WDL200WDL300外型尺寸点击查看标称阻值（KΩ）1、2、3、53、5、105、10总阻公差（%）±15独立线性度（%）0.3、0.5、10.1、0.2、0.3、0.5、1最大电气行程（mm）25±150±1100±1200±1300±1额定功耗（W,at70℃）1.02.0电阻温度系数（ppm/℃）≤±400分辨率理论上无限绝缘电阻（MΩ）≥500（500VDC）介质耐压（V）500V(AC.RMS)min输出平滑性（%）≤0.1最大机械行程（mm）3156106206306工作温度范围（℃）-55～+125寿命（次）3百万最大推力（N）0.981.962.949外形尺寸WDL-25WDL-50WDL-100WDL-200WDL-300L16792143220300L2105130181278.5378.5L3(min)2121212121L3(max)527712822732710§2-2电阻式温度检测器利用金属导体随温度升高，电阻率升高的特点实现温度检测。当温度升高时原子的振动幅度增大，导致电子弥散程度加大，从而降低电子的平均运动速度，电阻率升高，导体电阻率是正温度系数的。常用的金属包括：铂、铜、镍，最常用的是铂。导体电阻随温度的变化关系可以表示为：R=R0[1+α1(T-T0)+α2(T-T0)2+…+αn(T-T0)n]R0是在温度T0时的电阻。其它系数α1，α2它可利用一些固定温度点测量确定，如：水的三相点:0.01℃水的沸点:100℃铝的凝固点:660.323℃绕线铂电阻：α1＝3.95x10–3/K；α2＝－5.38x10–7/K2薄膜铂电阻：α1＝3.912x10–3/K；α2＝－6.179x10–7/K2；α3＝1.92x10–7/K311电阻温度传感器使用注意事项测量温度不能接近导体熔点。应避免测量电路本身引起的测温电阻自身发热。在给定的环境中，导体的热耗散能力可以用热耗散常数表示δ(mW/K)，热耗散常数δ的大小取决与周围媒介的性质和流动速度。例2.2假设某一铂电阻温度计的电阻为100Ω，放在空气中时δ＝6mW/K，而浸在水中时δ＝100mW/K。试计算为使自热误差小于0.1℃，流过传感器的最大电流应小于多少？当耗散功率为PD时，传感器的温升为ΔT=PD/δ=I2R/δ因此给定温升的最大电流为I=(ΔT×δ/R)1/2传感器放在空气中，有I=(（0.1℃)×(0.006W/K)/(100Ω))1/2=2.4mA传感器放在水中，有I=(（0.1℃)×(0.100W/K)/(100Ω))1/2=10mA机械应变也可以导致电阻变化。当粘贴到测量表面时应注意应变的影响。12电阻温度传感器的主要特点高灵敏度（为热电偶的十倍）具有长期稳定性和高精确度（工业为0.1℃/年，实验室为0.0025℃/年）。在一定的温度范围内均呈现线性。在线性范围内，公式可转化为R=R0[1+α(T-T0)]式中α是根据两个温度参考点(0℃和100℃）确定的电阻温度系数α＝（R100℃-R0℃）/（100℃×R0℃）13镍的灵敏度最高，但线性范围较窄。铜的线性范围好，但不能用于稍高的温度（高温容易氧化）。铂的性能最好，应用最广泛。参数铂铜镍钼温度范围(℃)-200~850-200~260-80~320-200~200α(0℃时)（1/K)0.003850.004270.006720.003786R0℃(Ω)25,50,100,200,500,1000,20001050,100,120100,200,500,1000,2000几种电阻温度传感器的技术数据14铂电阻温度传感器和Pt100由于铂电阻温度传感器能够提供稳定而精确的输出，是工业领域应用最为广泛温度传感器。被用做国际实用温标中从-259.3467℃(氢的三相点)~961.78℃(银的凝固点)之间插入的校准标准。Pt100是100Ω的铂电阻温度传感器，并成为工业标准。其电阻的容差分为A级和B级，在0℃时分别为±0.15Ω和±0.30Ω。薄膜铂电阻温度传感器的尺寸和成本均为线绕传感器的1/20~1/100,而性能大致相同。由于体积小，价格便宜，因此被广泛应用于化工、汽车、家电等领域。跳转分类至...15例1：Enercorp公司薄膜铂热电阻·–70℃～500℃·100或1000欧，DIN铂电阻·A级、B级或1／3DIN·低价大包装PC1.2002系列是最便宜的薄膜元器件。这些元器件具有特别小的尺寸，长期稳定性很好，宽温度范围内精度很高。用于工业、食品加工业、医疗行业。由于经济性，常用于需用大量传感器的HVAC，汽车及能源行业。技术指标：温度系数：TCR=3850ppm/℃温度范围：B级：–70℃～500℃A级：–30℃～350℃1/3B级：0℃～100℃电线：镀铂镍线规范：DINEN60751（符合IEC751）尺寸：2.3mm×2.1mm×0.8mm（长×宽×高）线长10mm长期稳定性：R0漂移小于等于0.04％（500℃，1000小时后）抗振动等级：至少40g加速度（10～2000Hz）绝缘电阻：＞10MΩ，20℃时＞1MΩ，500℃时抗冲击等级：至少100g加速度（波动8.5mS后）自热系数：0.4℃／mW（0℃时）响应时间：水@0.4m/st50%0.2St90%0.4S空气@1m/st50%3.0St90%9.0S环境条件：未保护时只能用于干燥环境包装：大包装1000件测量电流：0.1～最大0.3mA该产品为加拿大Enercorp公司引进的德国原装产品，详情请见例2：WZP系列薄膜铂热电阻工业用薄膜铂热电阻作为新一代的温度测量和调节的传感器，通常用来和显示仪表等配套，以直接测量各种生产过程中-79℃～600℃范围内液体、蒸汽和气体介质及固体表面等温度。主要技术指标热电阻感温元件在100℃时的电阻值（R100）和它在0℃时的电阻（Ro）的比值。分度号：Pt100：A级Ro=100±0.06ΩB级Ro=100±0.12ΩW100=R100/Ro=1.3850一、量程规格1、型号：WZP型薄膜铂热电阻2、分度号：Pt1003、测温范围℃：-79～6004、允许偏差：B级±(0.30+0.005|t|)注：t为感温元件测温度绝对值二、热电阻绝缘电阻常温绝缘电阻的试验电压可取直流10～100V任意值，环境温度应在15～35℃范围内，相对湿度应不大于80%。常温绝缘电阻值应不小于100MΩ三、最小可置入深度一般应不小于其保护管外径的15倍，再加上感温元件的长度。17例3：WZP系列装配式铂电阻本系列装配式铂电阻采用引进铂电阻元件作测温元件。因此，它具有良好的电输出性能，可为显示仪、记录仪、调节仪、扫描仪、数据记录仪以及电脑提供精确的温度变化输入信号。主要技术指标热电阻感温元件在0℃时的电阻值（Ro）分度号Pt100：A级Ro=100±0.06ΩB级Ro=100±0.12Ω一、量程规格1、代号：WZP-2、分度号：Pt1003、测温范围℃：-200～5004、精度等级A级-200～650℃时，允差±（0.15+0.002|t|)B级-200～800℃时，允差±（0.300.005|t|)二、热电阻绝缘电阻常温绝缘电阻的试验电压可取直流10～100V任意值，环境温度应在15～35℃范围内，相对湿度应不大于80%，常温绝缘值应不小于100MΩ。三、热电阻允许通过电流通过铂电阻的测量电流最大不超过5mA。18热丝风速计利用固定在刚性支架上的非常细的铂丝（直径25微米，长0.2~25mm）,通以一定的电流使其发热升温。当气流流动时，会带走铂丝的热量使其温度下降，气流流速越快，铂丝温升越小，由此测量出气流的流速。例：405-V1风速计热线风速计，适合于测量转轮风速计不能测量的小风速（0-2m/s）以及风量，在出风口/管道内均可使用，经济型特点:小巧，经济，测试方便风速/风量/温度同时测量探杆中部带关节，可折曲，直径12mm探头头部带有保护套,确保热丝不受损伤探杆长300mm，可用于较大直径管道（探头在管道中央测量效果最佳）自动关机功能表头可转动用途:出风口/管道等处测风速、风温和风量技术指标量程0-10m/s；-20-50℃；0-99990m3/h精度±（5%±0.1m/s）(0-2m/s)，±（5%±0.3m/s）(2-10m/s)；±0.5℃分辨率0.01m/s；0.1℃19热线式气体流量计（热线式风速计）热线式气体流量计（热线式风速计）由L·V·King于1914年创立了测量及计算方法，最近几年随着微电脑的应用，计算速度提