医用传感器_8.pptx

第8章 热电式传感器;热电式传感器是利用某些材料或元件的物理特性与温度有关这一性质，将温度的变化转化为电量的变化。 温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器；将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。 ;;第一节 热敏电阻式传感器;热敏电阻材料特点; 对用于制造热电阻材料的要求： 具有尽可能大和稳定的电阻温度系数和电阻率 R-t关系最好成线性 物理化学性能稳定 容易加工、价格尽量便宜等。 目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻。;式中：R0 — 元件在T0 时的电阻； ? a — T0 时的电阻温度系数； ? RT — 温度为T 时元件的电阻值。 ;铂电阻阻值与温度变化之间的关系可以近似用下式表示： 在0～660℃温度范围内 ????????? ?? ?????????????????????????? 在-200～0℃温度范围内????????? ????????????????? 式中 R0、Rt——分别为0℃和t℃的电阻值； A——常数(3.963×10-3/℃)； B——常数(-5.86×10-7/℃2)； C——常数(-4.22×10-12/℃4)。 ; 铜在-50～150℃范围内铜电阻化学、物理性能稳定，输出－输入特性接近线性，价格低廉。 铜电阻阻值与温度变化之间的关系可近似表示为： ?????? ?? ??????????????????????? 式中? A——常量(4.289×10-3/℃)； B——常量(-2.133×10-7/℃2)； C——常量(1.233×10-9/℃3)。 当温度高于100℃时易被氧化，因此适用于温度较低和没有浸蚀性的介质中工作。;热电阻传感器 ＝电阻体＋绝缘套管＋接线盒; 内部引线方式有两线制、 三线制和四线制三种。 二线制中引线电阻对测量影响大, 用于测温精度不高场合。 三线制可以减小热电阻与测量仪表之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。 四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响, 用于高精度温度检测。工业用铂电阻测温采用三线制或四线制。;当温度处于测量下限时， Rt＝Rtmin，调节e2使电桥平衡，ΔU＝0，即;当温度上升，Rt＝Rtmin＋ΔRt ，桥路失去平衡，有 ; ; 因为r1、r2相等又接在相邻桥臂上，导线的电阻变化不影响电桥平衡。;3、 四线制测温;四线式电阻测量电路;;分类;NTC热敏电阻的主要特性;;2 、 NTC的伏安特性;3、NTC的温度系数;1、半导体热敏电阻的线性化 在精密温度测量中,热敏电阻非线性温度特性影响测温精度。 在一定温度范围内,有两种方法线性化： 用恒流源供电，热敏电阻两端电压作温度指示,则用一适当的电阻Rp与热敏电阻RT并联进行线性化。 以恒压源供电,把热敏电阻的电流作为温度指示,在RT上串联电导Gs进行线性化。 ;线性化 (a)并联电阻 (b)串联电导 ;在曲线的拐点附近，曲线近似为线性，因此把测量温度范围的中点Ti设在拐点处。 根据拐点处热敏电阻RT的值，选择并联电阻Rp，Rp计算公式推导： 由于RT = R0 eB/T ,故 ;上式求两阶导数并使之等于零得到： 即： 式中RTi为热敏电阻在中点温度Ti的阻值;类似地,很容易求出所需串联电阻的阻值Rs: 其中GTi为热敏电阻在中点温度Ti的电导 ;线性化将使温度系数减小： 并联后的温度系数为αP ,通过对R式微分可得出： 与并联前比较，温度系数αP减小了1/(1+RTi/RP)倍 在高精度测温中,用数字技术进行线性化。 ;2.热敏电阻测温电路 ;热敏电阻在生物医学测量中的应用;第二节 热电偶传感器;;;热电势产生的原因;—— 温差系数;（3）回路的总热电势;可见：只要测出EAB（T,T0）的大小，就能得到被测温度T，这就是利用热电偶测温的原理。 ;;(二)、热电偶基本定律;2、连接导体定律;3、中间温度定律;4、参考电极定律;