热电阻传感器.ppt

热电阻式传感器
(金属)热电阻
(半导体)热敏电阻
热电阻式传感器的应用
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取一只 100W/220V 灯泡，用万用表较小的温度范围内，电阻-温度特性
式中 RT , R0——热敏电阻在绝对温度T，T0时的阻值()；
T0, T ——介质的起始温度和变化温度（K）；
t0 , t ——介质的起始温度和变化温度（℃）；
B ——热敏电阻材料常数，一般为2000～6000K，
其大小取决于热敏电阻的材料。
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若已知两个电阻值以及相应的温度值，就可求得B值。
一般取20℃和100℃时的电阻R20 和R100计算B值，
即将T=373K，T0=293K代入上式，则
将B值及R0=R20 代入式就确定了热敏电阻的温度特性:
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B和α值是表征热敏电阻材料性能的两个重要参数，
热敏电阻的电阻温度系数比金属丝的高很多，
所以它的灵敏度很高。
热敏电阻的电阻温度系数
热敏电阻在其本身温度变化1℃时，电阻值的相对变化量
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⑵ 伏安特性
在稳态情况下，通过热敏电阻的电流I与其两端的电压U之间的关系，
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伏安特性
当流过热敏电阻的电流很小时:
不足以使之加热。电阻值只决定于环境温度，伏安特性是直线，遵循欧姆定律。主要用来测温。
当电流增大到一定值时：
流过热敏电阻的电流使之加热，本身温度升高，出现负阻特性。因电阻减小，即使电流增大，端电压反而下降。其所能升高的温度与环境条件(周围介质温度及散热条件)有关。当电流和周围介质温度一定时，热敏电阻的电阻值取决于介质的流速、流量、密度等散热条件。可用它来测量流体速度和介质密度。
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2. 热敏电阻的结构
构成：热敏探头、引线、壳体
二端和三端器件：
为直热式，即热敏电阻直接由连接的电路获得功率；
四端器件：旁热式
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热敏电阻的结构形式
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3. 热敏电阻的主要参数
⑴ 标称电阻值RH 在环境温度为25±℃时测得的电阻值，又称冷电阻。其大小取决于热敏电阻的材料和几何尺寸。
⑵ 耗散系数H 指热敏电阻的温度与周围介质的温度相差1℃时热敏电阻所耗散的功率，单位为mW /℃；
⑶ 热容量C 热敏电阻的温度变化1℃所需吸收或释放的热量，单位为J／℃；
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⑷ 能量灵敏度G （W）
使热敏电阻的阻值变化1％所需耗散的功率。
⑸ 时间常数τ 温度为T0的热敏电阻突然置于温度为T 的介质中，热敏电阻的温度增量ΔT= (T－T0) 时所需的时间。
⑹ 额定功率PE 在标准压力（750mmHg）和规定的最高环境温度下，热敏电阻长期连续使用所允许的耗散功率，单位为W。在实际使用时，热敏电阻所消耗的功率不得超过额定功率
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4. 热敏电阻的线性化
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串联在热敏电阻中的R的最佳值
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热电阻式传感器的应用
1、金属热电阻传感器
－200～+500℃范围的温度测量
特点：精度高、适于测低温。
2、半导体热敏电阻传感器
应用范围很广，可在宇宙航船、医学、工业及家用电器等方面用作测温、控温、温度补偿、流速测量、液面指示等。
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1、金属热电阻传感器
工业广泛使用，－200～+500℃范围温度测量。
在特殊情况下，，甚至更低，1K左右。高温端可测到1000℃。
温度测量的特点：精度高、适于测低温。
传感器的测量电路：经常使用电桥
精度较高的是自动电桥。
为消除由于连接导线电阻随环境温度变化而造成的测量误差，常采用三线制和四线制连接法。
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三线制
热电阻测温电桥的三线制接法
工业用热电阻一般采用三线制
G——检流计，R1 ，R2 ，R3——固定电阻，
R a——零位调节电阻， R t ——热电阻
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