第9章热电式传感器要点分析.ppt

9.2?电阻型温度传感器 　利用材料的ρ＝ρ（T）特性。 　测温范围：1K――1600K （不同传感器适用于某一温度范围） 　两类：金属导体（热电阻）、半导体（热敏电阻）。 1. 原理 　大多数金属导体的电阻温度特性方程为： Rt = R0 [ 1 + α( t - t0 )] 　α为热电阻的电阻系数，一般α＝α( t ) 　特定金属在特定的范围α为常数，则R－－t为线性关系。 　α大灵敏度高，纯金属α＞合金金属α。 9.2.1?热电阻 2. 材料 对材料的基本要求： 　α大 　物化性能稳定 　良好的线性度 　较大的电阻率 　可加工性好 3. 常见热电阻 （1）铂热电阻 　优点：精度高，线性好，理化性能稳定，易复制。 　缺点：价格高。 　特性：按IEC标准，铂热电阻的使用温度范围为-200～850℃。 　在-200～0℃的温度范围内 ： Rt=R0［1+At+Bt2+Ct3(t-100)］ (15-15) 在0～850℃的温度范围内 ： Rt = R0(1+At+Bt2) (15-16) 式中：Rt和R0——铂热电阻分别在t℃和0℃时的电阻值；  A、B和C——常数。  在ITS—90 中，这些常数规定为： A=3.9083×10-13/℃ B=-5.775×10-7/℃2 C=-4.183×10-12/℃4 　目前我国规定工业用铂热电阻有R0=10Ω和R0=100Ω两种，它们的分度号分别为Pt10和Pt100，其中以Pt100为常用。 表 15-8 铂电阻分度表 铂热电阻中的铂丝纯度用电阻比W（100）表示，即 式中： R100——铂热电阻在100℃时的电阻值；  R0——铂热电阻在0℃时的电阻值。 电阻比W（100）越大，其纯度越高。按IEC标准，工业使用的铂热电阻的W100≥1.3850。目前技术水平可达到W（100）=1.3930， 其对应铂的纯度为99.9995%。 用途：在－200～850℃范围内作为温度基准，标准传递。 铂热电阻 (2) 铜热电阻 　优点：灵敏度高，线性好，复制性好，价格低。 　缺点：高温时易氧化。 　特性： 在－50～150℃范围内： 　　　Rt=R0（1+αt） （15-18） 　α为铜热电阻的电阻温度系数， α=4.28×10-3/℃。 　铜热电阻有两种分度号，分别为：Cu50(R0=50Ω)和Cu100（R100=100Ω） 铜热电阻 4. 热电阻的结构 图15-19 热电阻结构 5. 测量电路 　通常工作电流小于10mA。 　用电桥电路，通常用三线法或四线法以消除长引线电阻随环境温度变化造成的误差。 　二线法存在长引线电阻随环境温度变化造成的误差。 直接接入电桥的一个臂中 三线法可以消除长引线电阻随环境温度变化造成的误差。 基本思想：将引线电阻接入电桥的相邻两个臂中。 四线法可以消除长引线电阻随环境温度变化造成的误差。 基本思想：将引线电阻接入电桥的相邻两个臂中。 9.2.2?热敏电阻 　原理：金属氧化物为基体原料，加入添加剂，经烧结工艺制成。 　特点： 　电阻温度系数很大， 一般为非线性。 　类别： 正温度系数（PTC） 　　 负温度系数（NTC） 　　 临界温度系数（CTR） 1. PTC热敏电阻 　主要为BaTiO3（钛酸钡）掺杂稀土簇元素烧结而成。 (1)电阻温度特性 　阻值随温度升高而升高（正温度系数）。 　有突变型（开关型）和缓变型两种。 (2)用途 　温度检测、保护（开关作用）、控温（开关作用）等 。 PTC传感器 PTC发热元件应用 * 第9章 热电式传感器 9.1 热电偶 9.2 电阻型温度传感器  9.3 半导体PN结型温度传感器  9.4 其他温度传感器 用于测量温度。是使用最多的传感器。 9.1 热电偶 　一类将温度直接转换成电压的传感器。 9.1.1?热电偶的工作原理 　热电效应（塞贝克　　Seebeck电势）： 　两种不同金属组成闭合回路――两个接触点不等温――回路中产生电势。 　设T＞T0，则称T为热端，工作端；T0端为冷端，参考端。A、B导体为热电极。 实际　热电效应＝珀尔帖效应＋汤姆逊效应 　１.珀尔帖效应（接触电势） 　同温、不同种金属接触――电子扩散――内建电场――接触电势。 两接点的接触电势eAB(T)和eAB(T0) 可表示为： (15-2) (15-3) 式中： K——波尔兹曼常数；  e——单位电荷电量；  NAT、NBT