溫度傳感器原理及熱敏電阻NTC溫度常數(shù)β值計(jì)算溫度

1、溫度傳感器原理    溫度傳感器熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件之一。其優(yōu)點(diǎn)是：    測(cè)量精度高。因溫度傳感器熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。    測(cè)量范圍廣。常用的溫度傳感器熱電偶從-50+1600均可邊續(xù)測(cè)量，某些特殊溫度傳感器熱電偶最低可測(cè)到-269（如金鐵鎳鉻），最高可達(dá)+2800（如鎢-錸）。    構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。溫度傳感器熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開(kāi)頭的限制，外有保護(hù)套管，用

2、起來(lái)非常方便。1溫度傳感器熱電偶測(cè)溫基本原理   將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，如圖2-1-1所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)。溫度傳感器熱電偶就是利用這一效應(yīng)來(lái)工作的。2溫度傳感器熱電偶的種類(lèi)及結(jié)構(gòu)形成（1）溫度傳感器熱電偶的種類(lèi)     常用溫度傳感器熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)溫度傳感器熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)溫度傳感器熱電偶兩大類(lèi)。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)溫度傳感器熱電偶是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差

3、、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的溫度傳感器熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化溫度傳感器熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)化溫度傳感器熱電偶，一般也沒(méi)有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測(cè)量。標(biāo)準(zhǔn)化溫度傳感器熱電偶 我國(guó)從1988年1月1日起，溫度傳感器熱電偶和溫度傳感器熱電阻全部按IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化溫度傳感器熱電偶為我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)型溫度傳感器熱電偶。  (2)溫度傳感器熱電偶的結(jié)構(gòu)形式 為了保證溫度傳感器熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對(duì)它的結(jié)構(gòu)要求如下：  組成溫度傳感器熱電偶的兩個(gè)熱電極

4、的焊接必須牢固；  兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；  補(bǔ)償導(dǎo)線與溫度傳感器熱電偶自由端的連接要方便可靠；  保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。   3溫度傳感器熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償   由于溫度傳感器熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴 金屬時(shí)），而測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱 電偶材料，降低成本，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把溫度傳感器熱電偶的冷 端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到 儀表端子上。必須指

5、出，溫度傳感器熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使溫度傳感器熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對(duì)測(cè)溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來(lái)補(bǔ)償冷端溫度t00時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。 在使用溫度傳感器熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意型號(hào)相配，極性不能接錯(cuò)，補(bǔ)償導(dǎo)線與溫度傳感器熱電偶連接端的溫度不能超過(guò)100。二、溫度傳感器熱電阻的應(yīng)用原理     溫度傳感器熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測(cè)量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的

6、基準(zhǔn)儀。1溫度傳感器熱電阻測(cè)溫原理及材料    溫度傳感器熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。溫度傳感器熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開(kāi)始采用甸、鎳、錳和銠等材料制造溫度傳感器熱電阻。2溫度傳感器熱電阻的結(jié)構(gòu)（1）精通型溫度傳感器熱電阻 工業(yè)常用溫度傳感器熱電阻感溫元件（電阻體）的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)見(jiàn)表2-1-11。從溫度傳感器熱電阻的測(cè)溫原理可知，被測(cè)溫度的變化是直接通過(guò)溫度傳感器熱電阻阻值的變化來(lái)測(cè)量的，因此，溫度傳感器熱電阻體的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會(huì)給溫度測(cè)量帶來(lái)影響

7、。為消除引線電阻的影響同般采用三線制或四線制，有關(guān)具體內(nèi)容參見(jiàn)本篇第三章第一節(jié).（2）鎧裝溫度傳感器熱電阻 鎧裝溫度傳感器熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體，如圖2-1-7所示，它的外徑一般為28mm，最小可達(dá)mm。 與普通型溫度傳感器熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：體積小，內(nèi)部無(wú)空氣隙，熱慣性上，測(cè)量滯后??；機(jī)械性能好、耐振，抗沖擊；能彎曲，便于安裝使用壽命長(zhǎng)。（3）端面溫度傳感器熱電阻 端面溫度傳感器熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制，緊貼在溫度計(jì)端面，其結(jié)構(gòu)如圖2-1-8所示。它與一般軸向溫度傳感器熱電阻相比，能更正確和快

8、速地反映被測(cè)端面的實(shí)際溫度，適用于測(cè)量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。（4）隔爆型溫度傳感器熱電阻 隔爆型溫度傳感器熱電阻通過(guò)特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不會(huì)引超爆炸。隔爆型溫度傳感器熱電阻可用于BlaB3c級(jí)區(qū)內(nèi)具有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的溫度測(cè)量。3溫度傳感器熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)的組成     溫度傳感器熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)一般由溫度傳感器熱電阻、連接導(dǎo)線和顯示儀表等組成。必須注意以下兩點(diǎn)： 溫度傳感器熱電阻和顯示儀表的分度號(hào)必須一致 為了消除連接導(dǎo)線電阻變化的影響

9、，必須采用三線制接法。具體內(nèi)容參見(jiàn)本篇第三章。（2）鎧裝溫度傳感器熱電阻 鎧裝溫度傳感器熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體，如圖2-1-7所示，它的外徑一般為28mm，最小可達(dá)mm。與普通型溫度傳感器熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：體積小，內(nèi)部無(wú)空氣隙，熱慣性上，測(cè)量滯后??；機(jī)械性能好、耐振，抗沖擊，能彎曲，便于安裝使用壽命長(zhǎng)。（3）端面溫度傳感器熱電阻 端面溫度傳感器熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制，緊貼在溫度計(jì)端面，其結(jié)構(gòu)如圖2-1-8所示。它與一般軸向溫度傳感器熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測(cè)端面的實(shí)際溫度，適用于測(cè)量軸瓦和其

10、他機(jī)件的端面溫度。（4）隔爆型溫度傳感器熱電阻 隔爆型溫度傳感器熱電阻通過(guò)特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影電阻體的斷路修理必然要改變電阻絲的長(zhǎng)短而影響電阻值，為此更換新的電阻體為好，若采用焊接修理，焊后要校驗(yàn)合格后才能使用      溫度檢測(cè)方法根據(jù)敏感元件和被測(cè)介質(zhì)接觸與否，可以分為接觸式和非接觸式兩大類(lèi)。接觸式檢測(cè)方法主要包括基于物體受熱體積膨脹性質(zhì)的膨脹式溫度檢測(cè)儀表；基于導(dǎo)體和半導(dǎo)體電阻值隨溫度變化的熱電阻溫度檢測(cè)儀表；基于熱電效應(yīng)的熱電偶檢測(cè)儀表。而非接觸式的主要是利用物體的熱輻射特

11、性與溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)。由于這里被測(cè)物體為空氣，所以沒(méi)用必要使用非接觸式的傳感器。常用的接觸式溫度傳感器有鉑電阻、熱電偶、半導(dǎo)體熱敏電阻及模擬集成溫度傳感器。比較其特點(diǎn)為：熱電偶具有測(cè)溫范圍廣（-2001800)、測(cè)量精度高、便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中檢測(cè)和自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)。但是其自由端需要溫度補(bǔ)償，而且在低溫常溫段其測(cè)量精度較低等缺點(diǎn)。半導(dǎo)體熱電阻其靈敏度高、且體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但是其互換性較差，測(cè)量范圍有一定的限制。鉑電阻的測(cè)量精度高，一般都是以鉑電阻作為標(biāo)準(zhǔn)溫度測(cè)量元件。標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻可以用一種嚴(yán)密、合理的方程來(lái)描述其電阻值與溫度的關(guān)系。鉑電阻的線性較好，只是在接近其范圍極限時(shí)

12、呈非線性。鉑電阻每攝氏度可以改變幾分之一歐姆，適合穩(wěn)定性為0.05的系統(tǒng)。模擬集成溫度傳感器是20世紀(jì)80年代問(wèn)世的，將溫度傳感器集成在一個(gè)芯片上，可完成溫度測(cè)量機(jī)模擬信號(hào)輸出功能的專(zhuān)用集成電路，如AD590、LM335等。它的特點(diǎn)是功能單一、測(cè)溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、線性好。其缺點(diǎn)是測(cè)溫范圍比較窄。 NTC熱敏電阻的B值常數(shù)計(jì)算· B值是熱敏電阻器的材料常數(shù)，即熱敏電阻器的芯片（一種半導(dǎo)體陶瓷）在經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)后，形成具有一定電阻率的材料，每種配方和燒結(jié)溫度下只有一個(gè)B值，所以種之為材料常數(shù)。    B值是熱敏電阻的材料常數(shù)，

13、或叫熱敏指數(shù)。 ·     B值可以通過(guò)測(cè)量在25攝氏度和50攝氏度（或85攝氏度）時(shí)的電阻值后進(jìn)行計(jì)算。B值與產(chǎn)品電阻溫度系數(shù)正相關(guān)，也就是說(shuō)B值越大，其電阻溫度系數(shù)也就越大。     溫度系數(shù)就是指溫度每升高1度，電阻值的變化率。采用以下公式可以將B值換算成電阻溫度系數(shù)： 電阻溫度系數(shù)B值/T2 （T為要換算的點(diǎn)絕對(duì)溫度值）     NTC熱敏電阻器的B值一般在2000K-6000K之間，不能簡(jiǎn)單地說(shuō)B值是越大越好還是越小越好，要看你用在什么地方。一般

14、來(lái)說(shuō)，作為溫度測(cè)量、溫度補(bǔ)償以及抑制浪涌電阻用的產(chǎn)品，同樣條件下是B值大點(diǎn)好。因?yàn)殡S著溫度的變化，B值大的產(chǎn)品其電阻值變化更大，也就是說(shuō)更靈敏。 以上就是按我自己的理解所做的回答，我是做這個(gè)的，如果你還有什么問(wèn)題，可以加我為好友，或給我發(fā)送信息。    NTC熱敏電阻器的B值一般在2000K-6000K之間，不能簡(jiǎn)單地說(shuō)B值是越大越好還是越小越好，要看你用在什么地方。一般來(lái)說(shuō)，作為溫度測(cè)量、溫度補(bǔ)償以及抑制浪涌電阻用的產(chǎn)品，同樣條件下是B值大點(diǎn)好。因?yàn)殡S著溫度的變化，B值大的產(chǎn)品其電阻值變化更大，也就是說(shuō)更靈敏。· NTC熱敏電阻B值

15、公式的: B= T1T2 Ln(RT1/RT2)/(T2-T1)其中的B：NTC熱敏電阻的B值,由廠家提供;RT1、RT2：熱敏電阻在溫度分別為T(mén)1、T2時(shí)的電阻值;T1、T2：絕對(duì)溫標(biāo)。v  NTC熱敏電阻B值公式。先更正昨天的帖子，我用的熱敏電阻的精度是1%，不是3%。  B= T1T2 Ln(RT1/RT2)/(T2-T1) （1）  B：NTC熱敏電阻的B值,由廠家提供;  RT1、RT2：熱敏電阻在溫度分別為T(mén)1、T2時(shí)的電阻值，廠家提供的是溫度

16、為298.15K  （25攝氏度）時(shí)的阻值。 T1、T2：絕對(duì)溫標(biāo)。 我還是針對(duì)昨天的原理圖簡(jiǎn)單的說(shuō)說(shuō)： 由（1）式可得：                  B（1/T1-1/T2） RT1/RT2=e             &

17、#160;           （2）取T1=298.15K，此時(shí)熱敏電阻的阻值為RT1=10K，故取R1=10K，設(shè)溫度為T(mén)2時(shí)的分壓值為V2，則：V2=RT2Vcc/（RT2+R1），得 RT2=V2R1/（Vcc-V2），所以  RT1/RT2=Vcc/V2-1   代入（2）式得    B（1/T1-1/T2）  e                      =Vcc/V2-1  得 B（1/T1-1/T2）=Ln（Vcc/V2-1）  T2=T1/（1-T1（Ln（Vcc/V2-1）/B）