第九章1热电阻

电阻等变化材料与温度有关的物理特性第九章：热电式传感器温度量电量§9-1热电阻温度→热敏电阻热电阻半导体纯金属一，热电阻热电阻材料，应满足条件：（2）电阻温度系数较大，即α（4）在测量范围内，材料的物理，化学性能稳定。（3）具有良好的单值性、复现性、复制性好。（1）具有较大电阻率，即:常用材料：铂，铜，镍。1,铂电阻（1）材料性能：铂易于提纯，性能非常稳定，耐氧化、熔化温度高(1772°C)、复现性好，电阻率高，温度范围宽、体积小，而温度系数较小。（常作为温度基准）（2）结构：感温元件（电阻丝＋绝缘骨架）、瓷套管、保护套管铂电阻丝：Φ0.05──0.07mm；（3）温度电阻关系：一般工业用标准铂电阻（4）分度号与分度表：Pt50：Pt100：10.010005.05000RR将与温度t的相应关系统一制成表格，称为铂电阻的分度表。Rt])100(1[()1(32020ttCBtAtRRBtAtRRtt0～650°C－200～0°CA=3.9684×10－3（1/℃）B=－5.847×10－7（1/℃2）C=－4.22×10－12（1/℃4）铂电阻的精度与铂的纯度有关，用电阻比表示：0100)100(RRWR100──水沸点100℃时电阻值R0──水冰点0℃时电阻值标准器铂电阻w(100)≥1.3925工业用铂电阻w(100)=1.391w(100)=1.3930,铂纯度为99.9995%；（5）纯度：热电阻的纯度与温度系数的关系：1001)100(0100RRWw(100)=1.3910,铂纯度为99.99%。（6）精度：－200℃～0℃：0℃～100℃：100℃～650℃：t%5.05.01℃℃2，铜电阻：工业用，测-50～150℃，线性好，灵敏度高，价格便宜。数学模型：)1(0tRRt国内统一设计标准铜电阻1.010005.0500R分度号为Cu50和Cu100，其W(100)≥1.428∵热电阻阻值较小∴引线电阻不能忽视。误差：－50℃～50℃：℃5.050℃～150℃：t℃1℃）（－/1028.4~25.43注意二、热电阻接线1、内引线：由热电阻感温元件至接线端子的连接导线RtRtRtABABABB’B’A’2、测量电路：二线制三线制四线制热电阻的测量电路可以分为二个基本类型：桥式电路电位差计312,RRRRRRRRLtbaL这样：（1）平衡电桥：二线制接法：R1,R2为已知电阻，R3为可调电阻，Rt为热电阻。通过调节R3，直到电桥平衡，则：312321,RRRRRRRRxx或若不考虑引线电阻，则Rx＝Rt。若考虑引线电阻，引线误差三线制接法：321321,)()(RRRRRRRRRRRRtbaabt消除了内引线电阻误差（1）平衡电桥（续）：四线制接法：（1）平衡电桥（续）：ARBRRRARRBRRtt321321)()(BRARRRBRRARRtt3'213'21)()(23'3RRRt电位差计线路Rw调工作电流，由图IRURUNNttTRUURNNtt温度则由分度表§9-2热敏电阻热敏电阻的材料：锰、钴、铜、铁、锌等的氧化物的混合物。1，灵敏度高2，体积小3，性能稳定主要缺点：R─T呈非线性，元件的互换性较差。主要特点：4，制作简单5，便于远距离控制一，热电特性图9-2基本特性分类：3、负温度系数型（NTC）；1、正温度系数型（PTC）2、临界温度系数型（CTR）按基本性能分为三类：NTC型，负温度系数：适用于-100─300℃作温度开关临界温度系数：型正温度系数：适用于型,300100,CTRCPTCNTC在低于450℃时，有经验公式：eRRTTBT）（0110式中通常指零度或室温）热力学温度（绝对温度热敏电阻材料常数0TTB15.273tT若已知TRRTT，和，00则可计算：）（）（）（）（tRRRRtTTBTT000027312731lnln11lnNTC电阻温度系数TRRBdTdaTT21负电阻温度系数二，NTC伏安特性：图9-3在稳定工作状态（热平衡）下，U=f(I)关系。)11(exp00TTBIRIRUTT讨论：1、Oa段：遵守欧姆定律，用做测温。2、bc段：I↑→温度↑→负阻特性→U↓dTdRRTT1三，NTC主要参数：1,标称电阻值RH2，电阻温度系数3，耗散系数4，热容C5，能量灵敏度6，时间常数τ热敏电阻在25℃时的阻值。TPHdTdQCpRGHC四，NTC应用：1，温度测量应用2，流量测量应用*五、正电阻温度系数电阻－温度特性正电阻温度系数热敏电阻的电阻－温度特性：)(exp00TTBRRpTT材料常数讨论1、在工作区的两端，灵敏度很低；2、TTc后，电阻值随温度按指数规律迅速增大。3、TTRmax后，电阻值即不再增大。正电阻温度系数热敏电阻伏安特性：讨论1、起始端为直线，满足欧姆定律；2、当电压增加至Um，存在一个最大电流Im；3、当电压继续增加，由于温度升高，电流反而减小，曲线斜率开始由正变负。PTC热敏电阻的应用：陶瓷PTC发热元件：PTC有自动控温功能，耐老化，寿命长，与传统发热丝相比更高效，更安全。PTC元件在低压（6-36伏）和高压（100-240伏）下都能正常使用。低压PTC元件适用于各类低电压加热器，仪器低温补偿，汽车等辅助加热器。高压PTC元件适用于电气设备的加热。PTC过流保护元件：PTC过流保护元件，是利用其阻温特性进行工作的。在正常情况下，PTC的常温电阻相对较小，不影响电路工作。当有异常大电流通过电路时，PTC就会迅速自热，电阻在短时间内增大，起到截断电流，保护电路的作用。