第4节 热敏传感器.ppt

上述两种不同导体的组合称为热电偶，其中导体 A、B为热电极，一个为工作端或热端（T）；另一叫 自由端或冷端（T0）。 温差电势是在同一导体的两端因其温度不同而产生的一种热电势。 热电偶回路中的总电势主要是由接触电势引起的。 总电势为： 结论： 1、若热电偶两电极材料相同，则无论两接点温度如何，总热电势为零。 2、若热电偶两接点温度相同，尽管A、B材料不同，回路中总电势等于零。 3、热电偶产生的热电势只与材料和接点温度有关，与热电偶的尺寸、形状等无关。同样材料的热电极，其温度和电势的关系是一样的。因此，热电极材料相同的热电偶可互换。 4、热电偶A、B在接点温度为T1、T3时的热电势，等于此热电偶在接点温度为T1、T2与T2、T3两个不同状态下的热电势之和，即： 5、当热电极A、B选定后，热电势EAB（T,T0）是两接点温度T 和T0的函数，即： (二)热电偶中引入第三导体 在A、B材料组成的热电偶回路中接入第三导体C，只要引 入的第三导体两端温差相同，则此导体的引入不会改变总电势 EAB（T,T0）的大小 (三)标准热电极 (四)热电偶冷端温度误差及其补偿 热电偶的输出电压与温度成非线性关系，通过对应 分度表，即可查得所测的温度 补偿措施： 1、0℃恒温法 2、冷端恒温法 5.补正系数修正法 设冷端温度为tn，工作端测得温度场的温度为t1，其实际 温度为： (五)常用热电偶的特性 (六)热电偶的测量电路 热电偶的输出电压很小，通常每度只有数十微 伏（μV），要求测量用的运算放大器的漂移必须 很小，有关元件也需要认真选择。 K型热电偶的非线性误差 线性校正电路有多种实现方法，这里介绍一下高次多项式线性校正电路的实现。 热电偶的温差电势： 其中T为温度，a0、… 、aN为系数 可由切比雪夫（Chebyshev）展开式求得 AD538的特性参数（Us=+15V,Ta=25℃） AD538的内部结构框图 K型热电偶线性校正电路 有校正电路后只有约0.1％～0.2％的非线性误差 二、热敏电阻 优点: ①灵敏度高, 温度变化1℃, 阻值变化 (1~6)% ②体积小 0.2mm ③使用方便 缺点: ①非线形 ②元件稳定性和互换性差 材料： 常见材料：金属氧化物半导体 Mn3O4、CuO、NiO、Co3O4、Fe2O3 、 TiO2、MgO、V2O5、ZnO 等两种或两种以上材料进行： 混合－成型－烧结 （二）基本参数 1.标称阻值 25℃时的阻值 (25 ℃ ±0.2 ℃) (环境25 ℃ ~27 ℃) α25: 25 ℃ 电阻温度系数 2.材料常数B(K) △E:激活能 3.电阻温度系数αt 4.时间常数τ（s） 热敏电阻随温度变化从起始到最终变化量的63.2%所需的时间 C: 热容量 H：耗散量 5.耗散系数H(mw/ ℃) 热敏电阻温度变化1 ℃所消耗的功率 6.最高工作温度Tmax T0：环境温度 PE：额定功率 H：耗散系数 7.额定功率PE 在规定的技术条件下，长期连续工作的允许的耗散功率 8.测量功率PC(W) 在规定的环境温度下，电阻由测量电流加热而引起阻值变化，不超过0.1％时所消耗功率 （三）主要特性 1.电阻与温度特性 ①负温度系数热敏电阻的特性 ②正温度系数热敏电阻的特性 2.热敏电阻的伏安特性 （四）热敏电阻的测温电路 非线性 线性 互换性 一致 （2）温度补偿 （3）温度控制 （4）流量测定 热电偶实例 要求 掌握：接触电势和温差电势； 热电偶冷端温度误差及其补偿； 热敏电阻的基本参数； 热敏电阻的测温电路； 了解：热电偶测量电路； 热敏电阻的结构与材料； 热敏电阻的主要特性； 热敏电阻的应用； 对数: ——温度为T、T0时的 热敏电阻 ——正电阻温度系数热敏电阻 的材料系数 ①负温度