熱電式傳感器

1、2021/3/261 第第8 8章章 熱電式傳感器熱電式傳感器8.1熱電阻熱電阻8.2熱電偶熱電偶8.3熱敏電阻熱敏電阻本章要點(diǎn)本章要點(diǎn)下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/2628.1 熱電阻熱電阻熱電阻測溫的基礎(chǔ)熱電阻測溫的基礎(chǔ):電阻率隨溫度升高而增大電阻率隨溫度升高而增大,具有正的溫度系數(shù)具有正的溫度系數(shù)特點(diǎn)特點(diǎn): 精度高精度高,適宜于測低溫適宜于測低溫下頁下頁上頁上頁返回返回8.1.1 熱電阻的材料及工作原理熱電阻的材料及工作原理圖庫圖庫2021/3/2638.1.1 熱電阻的材料及工作原理熱電阻的材料及工作原理 鉑電阻鉑電阻: 精度高精度高,穩(wěn)定性好穩(wěn)定性好,性能可靠。性能可

2、靠。 銅電阻銅電阻: 鉑是貴金屬鉑是貴金屬,價(jià)格昂貴價(jià)格昂貴,因此在測溫范圍比較因此在測溫范圍比較小小(-50+150)的情況下的情況下,可采用銅制成的測溫電阻可采用銅制成的測溫電阻,稱銅電阻。稱銅電阻。 鐵電阻和鎳電阻鐵和鎳鐵電阻和鎳電阻鐵和鎳: 這兩種金屬的電阻溫度系這兩種金屬的電阻溫度系數(shù)較高、電阻率較大數(shù)較高、電阻率較大,故可作成體積小故可作成體積小,靈敏度高的電靈敏度高的電阻溫度計(jì)阻溫度計(jì),其缺點(diǎn)是容易氧化其缺點(diǎn)是容易氧化,化學(xué)穩(wěn)定性差化學(xué)穩(wěn)定性差,不易提不易提純純,復(fù)制性差復(fù)制性差,而且電阻值與溫度的線性關(guān)系差而且電阻值與溫度的線性關(guān)系差。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/

3、3/2648.1.2 測量電路測量電路 熱電阻溫度計(jì)最常用的測量電路是電橋電路熱電阻溫度計(jì)最常用的測量電路是電橋電路 圖圖8-2 熱電阻溫度計(jì)測量電橋電路熱電阻溫度計(jì)測量電橋電路 （圖中（圖中G為指示電表、為指示電表、R1,R2、R3為固定電阻、為固定電阻、 Ra為零位調(diào)節(jié)電阻）為零位調(diào)節(jié)電阻） 圖圖8-3 熱電阻測溫電橋的四線連接法熱電阻測溫電橋的四線連接法下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/2658.2 熱電偶熱電偶 熱電偶作為敏感元件優(yōu)點(diǎn)為熱電偶作為敏感元件優(yōu)點(diǎn)為: 結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單:其主體實(shí)際上是由兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體或半其主體實(shí)際上是由兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體互相絕緣并將一

4、端焊接在一起而成的導(dǎo)體互相絕緣并將一端焊接在一起而成的; 具有較高的準(zhǔn)確度具有較高的準(zhǔn)確度 ; 測量范圍寬測量范圍寬,常用的熱電偶常用的熱電偶,低溫可測到低溫可測到-50,高溫可以高溫可以達(dá)到達(dá)到1600左右左右,配用特殊材料的熱電極配用特殊材料的熱電極,最低可測到最低可測到-180,最高可達(dá)到最高可達(dá)到+2800的溫度的溫度; 具有良好的敏感度具有良好的敏感度; 使用方便等。使用方便等。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/2668.2 熱電偶熱電偶熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電偶基本規(guī)律熱電偶基本規(guī)律熱電偶材料及常用熱電偶熱電偶材料及常用熱電偶熱電偶測溫電路熱電偶測溫電路熱電偶參考端溫度熱電

5、偶參考端溫度下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/2678.2.1 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng) 熱電效應(yīng)或塞貝克效應(yīng)熱電效應(yīng)或塞貝克效應(yīng) : 相應(yīng)的熱電勢稱為溫差電勢或塞貝克電勢相應(yīng)的熱電勢稱為溫差電勢或塞貝克電勢,通稱熱通稱熱電勢。回路中產(chǎn)生的電流稱為熱電流電勢?；芈分挟a(chǎn)生的電流稱為熱電流,導(dǎo)體導(dǎo)體A、B稱為熱電極。測溫時(shí)結(jié)點(diǎn)稱為熱電極。測溫時(shí)結(jié)點(diǎn)1置于被測的溫度場中置于被測的溫度場中,稱為測量端稱為測量端(工作端、熱端工作端、熱端);結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)2一般處在某一恒一般處在某一恒定溫度定溫度,稱為參考端稱為參考端(自由端、冷端自由端、冷端)。由這兩種導(dǎo)。由這兩種導(dǎo)體的組合并將溫度轉(zhuǎn)換成熱電勢的傳感器

6、稱為熱體的組合并將溫度轉(zhuǎn)換成熱電勢的傳感器稱為熱電偶。電偶。圖圖8-4 熱電效應(yīng)示意圖熱電效應(yīng)示意圖下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/2688.2.1 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng) 兩種導(dǎo)體的接觸電勢兩種導(dǎo)體的接觸電勢 式中式中 k波爾茲曼常數(shù)波爾茲曼常數(shù),為為1.3810-16; T 接觸處的絕對溫度接觸處的絕對溫度; e 電子電荷數(shù)電子電荷數(shù); NA、NB 金屬金屬A、 B的自由電子密度。的自由電子密度。BAA BNNek TTEln)(下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/2698.2.1 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng) 同理可以計(jì)算出同理可以計(jì)算出A、B兩種金屬構(gòu)成回路在溫度端的接兩種金屬構(gòu)

7、成回路在溫度端的接觸電勢為觸電勢為 （8-5） 但但 與與 方向相反方向相反,所以回路的總接觸電勢所以回路的總接觸電勢 (8-6) 由上式可見由上式可見,當(dāng)兩結(jié)點(diǎn)的溫度相同當(dāng)兩結(jié)點(diǎn)的溫度相同,即即T=T0 ,回路中總電勢回路中總電勢將為零。將為零。BAABNNekTTEln)(00 ABTE)(0 ABTE)( BAA BA BNNTTekTETEl n)()()(00 下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26108.2.1 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng) 單一導(dǎo)體的溫差電勢單一導(dǎo)體的溫差電勢 圖圖8-6 溫差電勢溫差電勢 當(dāng)導(dǎo)體兩端的溫度分別為當(dāng)導(dǎo)體兩端的溫度分別為T、T0時(shí)時(shí),溫差電勢可由下式

8、表示溫差電勢可由下式表示 （8-7） 式中式中 AA導(dǎo)體的湯姆遜系數(shù)。導(dǎo)體的湯姆遜系數(shù)。 對于兩種金屬對于兩種金屬A、B組成的熱電偶回路組成的熱電偶回路,湯姆遜電勢等于它的湯姆遜電勢等于它的代數(shù)和代數(shù)和,即即 （8-8） TATTA BdTTE0),(0TBATTA BdTTE)(),(00 下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26118.2.1 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng) 綜上所述綜上所述,對于勻質(zhì)導(dǎo)體對于勻質(zhì)導(dǎo)體A、B組成的熱電偶組成的熱電偶,其總電其總電勢為接觸電勢與溫差電勢之和。如圖勢為接觸電勢與溫差電勢之和。如圖8-7所示所示,用式用式子可表示為子可表示為: （8-9） TBATTA

9、BABABdTETETTE)()()(),(000 下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26128.2.1 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng) 由式由式(8-9)可得出以下結(jié)論可得出以下結(jié)論: 如果熱電偶兩電極材料相同如果熱電偶兩電極材料相同,則雖兩端溫度不同則雖兩端溫度不同(TT0)。但。但總輸出電勢仍為零。因此必須由兩種不同的材料才能構(gòu)成熱總輸出電勢仍為零。因此必須由兩種不同的材料才能構(gòu)成熱電偶。電偶。 如果熱電偶兩結(jié)點(diǎn)溫度相同如果熱電偶兩結(jié)點(diǎn)溫度相同,則回路中的總電勢必等于零則回路中的總電勢必等于零 由上述分析知由上述分析知,熱電勢的大小只與材料和結(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)熱電勢的大小只與材料和結(jié)點(diǎn)溫度有關(guān),

10、與熱電偶的尺寸、形狀及沿電極溫度分布無關(guān)。應(yīng)注意與熱電偶的尺寸、形狀及沿電極溫度分布無關(guān)。應(yīng)注意,如如果熱電極本身性質(zhì)為非均勻的果熱電極本身性質(zhì)為非均勻的,由于溫度梯度存在由于溫度梯度存在,將會有附將會有附加電勢產(chǎn)生。加電勢產(chǎn)生。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26138.2.2 熱電偶基本規(guī)律熱電偶基本規(guī)律中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律標(biāo)準(zhǔn)電極定律標(biāo)準(zhǔn)電極定律連接導(dǎo)體定律和中間溫度定律連接導(dǎo)體定律和中間溫度定律下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26148.2.2 熱電偶基本規(guī)律熱電偶基本規(guī)律 中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律 在熱電偶回路中在熱電偶回路中,只要中間導(dǎo)體兩端的溫度相

11、只要中間導(dǎo)體兩端的溫度相同同,那么接入中間導(dǎo)體后那么接入中間導(dǎo)體后,對熱電偶回路的總熱對熱電偶回路的總熱電勢無影響?？捎檬阶颖硎緸殡妱轃o影響。可用式子表示為: EABC(T,T0)=EAB(T,T0) （8-9） 下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26158.2.2 熱電偶基本規(guī)律熱電偶基本規(guī)律 標(biāo)準(zhǔn)電極定律標(biāo)準(zhǔn)電極定律 如果將導(dǎo)體如果將導(dǎo)體C(熱電極熱電極,一般為純鉑絲一般為純鉑絲)作為標(biāo)準(zhǔn)電極作為標(biāo)準(zhǔn)電極(也稱參考電極也稱參考電極),并已知標(biāo)準(zhǔn)電極與任意導(dǎo)體配對時(shí)并已知標(biāo)準(zhǔn)電極與任意導(dǎo)體配對時(shí)的熱電勢的熱電勢,則在相同結(jié)點(diǎn)溫度則在相同結(jié)點(diǎn)溫度(T,T0)下下,任意兩導(dǎo)體任意兩導(dǎo)

12、體A、B組成的熱電偶組成的熱電偶,其熱電勢可由下式求得其熱電勢可由下式求得 EAB(T,T0)=EAC(T,T0)-EBC(T,T0) （8-10） 下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26168.2.2 熱電偶基本規(guī)律熱電偶基本規(guī)律 連接導(dǎo)體定律和中間溫度定律連接導(dǎo)體定律和中間溫度定律 連接導(dǎo)體定律連接導(dǎo)體定律:在熱電偶回路中在熱電偶回路中,如果熱電極如果熱電極A、B分別與連分別與連接導(dǎo)線接導(dǎo)線A、B相連接相連接,結(jié)點(diǎn)溫度分別為結(jié)點(diǎn)溫度分別為T T、T Tn n、T T0 0 ,那么回那么回路的熱電勢將等于熱電偶的熱電勢路的熱電勢將等于熱電偶的熱電勢E EABAB( (T,TT,T

13、n n ) ) 與連接導(dǎo)線與連接導(dǎo)線A、B在溫度在溫度T Tn n、T T0 0 時(shí)熱電勢時(shí)熱電勢 E EA AB B( (T,TT,Tn n ) ) 的代數(shù)和的代數(shù)和(見見圖圖8-10),即即 EABBA(T,Tn,T0)=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,T0) （8-11） 下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26178.2.2 熱電偶基本規(guī)律熱電偶基本規(guī)律 連接導(dǎo)體定律和中間溫度定律連接導(dǎo)體定律和中間溫度定律 中間溫度定律中間溫度定律: 熱電偶在結(jié)點(diǎn)溫度為熱電偶在結(jié)點(diǎn)溫度為T T、T T0 0時(shí)的熱電時(shí)的熱電勢值勢值E EABAB(T,T(T,T0 0 ) ),等于熱電偶在等

14、于熱電偶在(T,T(T,Tn n ) ) 、 (T(Tn n,T,T0 0 ) ) 時(shí)時(shí)相應(yīng)的熱電勢相應(yīng)的熱電勢EAB(T,T(T,Tn n ) )與與 EAB(T(Tn n,T,T0 0 ) ) 的代數(shù)和。的代數(shù)和。如下式所示如下式所示: EAB(T,Tn,T0)=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,T0) （8-12）下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26188.2.2 熱電偶基本規(guī)律熱電偶基本規(guī)律 舉例（可加減）舉例（可加減） 已知已知A A、B B組成的熱電偶在（組成的熱電偶在（1001000 0C,0C,00 0C C）時(shí)熱電勢為）時(shí)熱電勢為1mV1mV 且且A A、B B

15、組成的熱電偶在（組成的熱電偶在（100010000 0C C, ,0 00 0C C）時(shí)熱電勢為）時(shí)熱電勢為10mV10mV 則它們在（則它們在（100010000 0C C, ,1001000 0C C）時(shí)的熱電勢為）時(shí)的熱電勢為: : 10-1=9mV10-1=9mV下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26198.2.2 熱電偶基本規(guī)律熱電偶基本規(guī)律圖圖8-8 具有中間導(dǎo)體的熱電偶電路具有中間導(dǎo)體的熱電偶電路圖圖8-9 三種導(dǎo)體分別組成的熱電偶三種導(dǎo)體分別組成的熱電偶圖圖8-10 用連接導(dǎo)線的熱電偶回路用連接導(dǎo)線的熱電偶回路下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26208

16、.2.3 熱電偶材料及常用熱電偶熱電偶材料及常用熱電偶 對熱電偶的電極材料主要要求是對熱電偶的電極材料主要要求是: 配制成的熱電偶應(yīng)具有較大的熱電勢配制成的熱電偶應(yīng)具有較大的熱電勢,并希望熱電勢與溫并希望熱電勢與溫度之間成線性關(guān)系或近似線性關(guān)系。度之間成線性關(guān)系或近似線性關(guān)系。 能在較寬的溫度范圍內(nèi)使用并且在長期工作后物理化學(xué)能在較寬的溫度范圍內(nèi)使用并且在長期工作后物理化學(xué)性能與熱電性能都比較穩(wěn)定。性能與熱電性能都比較穩(wěn)定。 電導(dǎo)率要求高電導(dǎo)率要求高,電阻溫度系數(shù)要小。電阻溫度系數(shù)要小。 易于復(fù)制易于復(fù)制,工藝簡單工藝簡單,價(jià)格便宜。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶有價(jià)格便宜。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶有:鉑銠一鉑鉑銠一鉑熱電

17、偶、鎳鉻一鎳鋁熱電偶、鎳鉻考銅熱電偶及銅一康銅熱熱電偶、鎳鉻一鎳鋁熱電偶、鎳鉻考銅熱電偶及銅一康銅熱電偶等。電偶等。 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的主要技術(shù)數(shù)據(jù)列于表標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的主要技術(shù)數(shù)據(jù)列于表8-2中。中。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26218.2.4 熱電偶測溫電路熱電偶測溫電路 熱電偶直接與指示儀表配用熱電偶直接與指示儀表配用 熱電偶與動圈式儀表連接熱電偶與動圈式儀表連接,如圖如圖8-11所示。這時(shí)流過儀表的所示。這時(shí)流過儀表的電流不僅與勢電勢大小有關(guān)電流不僅與勢電勢大小有關(guān),而且與測溫回路的總電阻有關(guān)而且與測溫回路的總電阻有關(guān),因此要求回路總電阻必須為恒定值因此要求回路總電阻必須

18、為恒定值,即即 Rr+Rc+RG=常數(shù)常數(shù) （8-14） 式中式中 Rr熱電偶電阻熱電偶電阻; Rc 連接導(dǎo)線電阻連接導(dǎo)線電阻; RG 指示儀表的內(nèi)阻指示儀表的內(nèi)阻 這種線路常用于測溫精度要求不高的場合這種線路常用于測溫精度要求不高的場合,因其結(jié)構(gòu)簡單因其結(jié)構(gòu)簡單,價(jià)價(jià)格便宜。格便宜。 圖圖8-11 一支熱電偶直接配一臺儀表一支熱電偶直接配一臺儀表下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26228.2.4 熱電偶測溫電路熱電偶測溫電路 串聯(lián)串聯(lián) 為了提高測量精度和靈敏度為了提高測量精度和靈敏度,也可將也可將n支型號相同的熱電偶依次支型號相同的熱電偶依次串接串接,如圖如圖8-12所示。這時(shí)

19、線路的總電勢為所示。這時(shí)線路的總電勢為 EG = E1 + E2 + + En = nE （8-15） 式中的式中的E1,E2, ,En為單支熱電偶的熱電勢。顯然總電勢比單為單支熱電偶的熱電勢。顯然總電勢比單支熱電偶的熱電勢增大支熱電偶的熱電勢增大n倍。倍。 若每支熱電偶的絕對誤差為若每支熱電偶的絕對誤差為E1,E2,En,則整個(gè)串聯(lián)線路則整個(gè)串聯(lián)線路的絕對誤差為的絕對誤差為 （8-16）22221nGEEEE 下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26238.2.4 熱電偶測溫電路熱電偶測溫電路 如果如果 E1 = E2= En= E則則 （8-17） 故串聯(lián)電路的相對誤差為故串聯(lián)電

20、路的相對誤差為: 8-18） 圖圖8-12 熱電偶串聯(lián)測溫電路熱電偶串聯(lián)測溫電路 EnEG EEnEnEnEEGG 1下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26248.2.4 熱電偶測溫電路熱電偶測溫電路 并聯(lián)并聯(lián) 用若干個(gè)熱電偶并聯(lián)用若干個(gè)熱電偶并聯(lián),測出各點(diǎn)溫度的算術(shù)平均值。如測出各點(diǎn)溫度的算術(shù)平均值。如圖圖8-13所示。如果所示。如果n支熱電偶的電阻值相等支熱電偶的電阻值相等,則并聯(lián)電路則并聯(lián)電路總熱電勢為總熱電勢為 （8-19） 圖圖8-13 熱電偶并聯(lián)測溫線路熱電偶并聯(lián)測溫線路nEEEEnG 21下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26258.2.4 熱電偶測溫電路

21、熱電偶測溫電路 圖圖8-14所示為測兩點(diǎn)溫度差的線路。兩支型號相同所示為測兩點(diǎn)溫度差的線路。兩支型號相同的熱電偶配用相同的補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電偶配用相同的補(bǔ)償導(dǎo)線,并反串連接并反串連接,使兩熱使兩熱電勢相減電勢相減,從而測出從而測出T1和和T2的溫度差。的溫度差。 圖圖8-14 熱電偶測溫差線路熱電偶測溫差線路下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26268.2.4 熱電偶測溫電路熱電偶測溫電路 橋式電位差計(jì)線路橋式電位差計(jì)線路 如果要求高精度測溫并自動記錄如果要求高精度測溫并自動記錄,常采用自動電位差計(jì)常采用自動電位差計(jì)線路。圖線路。圖8-15為為XWT系列自動平衡記錄儀表采用的線系列自動

22、平衡記錄儀表采用的線路。圖中路。圖中RW,為調(diào)零電位器為調(diào)零電位器,在測量前調(diào)節(jié)它使儀表指針在測量前調(diào)節(jié)它使儀表指針置于標(biāo)度尺起點(diǎn)。置于標(biāo)度尺起點(diǎn)。 圖圖8-15 自動電位差計(jì)測溫線路自動電位差計(jì)測溫線路下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26278.2.5 熱電偶參考端溫度熱電偶參考端溫度0恒溫法恒溫法熱電偶參考端溫度為熱電偶參考端溫度為tn時(shí)的補(bǔ)正方法時(shí)的補(bǔ)正方法冷端延長線法冷端延長線法下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26288.2.5 熱電偶參考端溫度熱電偶參考端溫度 0恒溫法恒溫法 把冰屑和清潔的水相混合把冰屑和清潔的水相混合,放在保溫瓶中放在保溫瓶中,并使水面

23、略低并使水面略低于冰屑面于冰屑面,然后把熱電偶的參考端置于其中然后把熱電偶的參考端置于其中,在一個(gè)大氣在一個(gè)大氣壓的條件下壓的條件下,即可使冰水保持在即可使冰水保持在0,這時(shí)熱電偶輸出的熱這時(shí)熱電偶輸出的熱電勢與分度值一致。實(shí)驗(yàn)室中通常使用這種辦法。近年電勢與分度值一致。實(shí)驗(yàn)室中通常使用這種辦法。近年來來,已生產(chǎn)一種半導(dǎo)體致冷器件已生產(chǎn)一種半導(dǎo)體致冷器件,可恒定在可恒定在0。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26298.2.5 熱電偶參考端溫度熱電偶參考端溫度 熱電偶參考端溫度為熱電偶參考端溫度為tn時(shí)的補(bǔ)正方法時(shí)的補(bǔ)正方法 1、熱電勢補(bǔ)正法、熱電勢補(bǔ)正法 2、溫度補(bǔ)正法、溫度補(bǔ)正

24、法 3、調(diào)整儀表起始點(diǎn)法、調(diào)整儀表起始點(diǎn)法 4、熱電偶補(bǔ)償法、熱電偶補(bǔ)償法 5、電橋補(bǔ)償法、電橋補(bǔ)償法 圖圖8-16 熱電偶特性曲線熱電偶特性曲線下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26308.3 熱熱 敏敏 電電 阻阻 熱敏電阻是用一種半導(dǎo)體材料制成的敏感元件熱敏電阻是用一種半導(dǎo)體材料制成的敏感元件,其特其特點(diǎn)是電阻隨溫度變化而顯著變化點(diǎn)是電阻隨溫度變化而顯著變化,能直接將溫度的變能直接將溫度的變化轉(zhuǎn)換為能量的變化。制造熱敏電阻的材料很多化轉(zhuǎn)換為能量的變化。制造熱敏電阻的材料很多,如如錳、銅、鎳、鈷和鈦等氧化物錳、銅、鎳、鈷和鈦等氧化物,它們按一定比例混合它們按一定比例混合后壓制成

25、型后壓制成型,然后在高溫下焙燒而成。熱敏電阻具有然后在高溫下焙燒而成。熱敏電阻具有靈敏度高、體積小、較穩(wěn)定、制作簡單、壽命長、易靈敏度高、體積小、較穩(wěn)定、制作簡單、壽命長、易于維護(hù)、動態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)于維護(hù)、動態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn),因此得到較為廣泛的應(yīng)因此得到較為廣泛的應(yīng)用用,尤其是應(yīng)用于遠(yuǎn)距離測量和控制中。尤其是應(yīng)用于遠(yuǎn)距離測量和控制中。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26318.3 熱熱 敏敏 電電 阻阻8.3.1熱敏電阻的主要特性熱敏電阻的主要特性8.3.2熱敏電阻的特性線性化熱敏電阻的特性線性化8.3.3熱敏電阻的應(yīng)用舉例熱敏電阻的應(yīng)用舉例 下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫202

26、1/3/26328.3.1 熱敏電阻的主要特性熱敏電阻的主要特性 電阻電阻-溫度特性溫度特性 電阻與溫度之間的關(guān)系可用下面公式來表示電阻與溫度之間的關(guān)系可用下面公式來表示:R = AeB/T A與熱敏電阻尺寸形狀以及它的半導(dǎo)體物理性能有關(guān)與熱敏電阻尺寸形狀以及它的半導(dǎo)體物理性能有關(guān) 的常數(shù)的常數(shù); B與半導(dǎo)體物理性能有關(guān)的常數(shù)與半導(dǎo)體物理性能有關(guān)的常數(shù); T熱敏電阻的絕對溫度。熱敏電阻的絕對溫度。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26338.3.1 熱敏電阻的主要特性熱敏電阻的主要特性 伏安特性伏安特性 熱敏電阻的電流一時(shí)間曲線熱敏電阻的電流一時(shí)間曲線,它們是在不同的外它們是在不同

27、的外加電壓情況下加電壓情況下,電流達(dá)到穩(wěn)定最大值所需的時(shí)間電流達(dá)到穩(wěn)定最大值所需的時(shí)間,從圖中可以看到都有一段延遲時(shí)間從圖中可以看到都有一段延遲時(shí)間,這是在自熱這是在自熱過程中為達(dá)到新的熱平衡狀態(tài)所必需的過程中為達(dá)到新的熱平衡狀態(tài)所必需的,延遲時(shí)延遲時(shí)間反映了熱敏電阻的動特性。適當(dāng)選擇熱敏電間反映了熱敏電阻的動特性。適當(dāng)選擇熱敏電阻的結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的電路阻的結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的電路,可使這段延遲時(shí)間具有可使這段延遲時(shí)間具有0.001s到幾個(gè)小時(shí)的數(shù)值。對于一般結(jié)構(gòu)的熱到幾個(gè)小時(shí)的數(shù)值。對于一般結(jié)構(gòu)的熱敏電阻敏電阻,其值可在其值可在0.5-1s之間。之間。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/263

28、48.3.1 熱敏電阻的主要特性熱敏電阻的主要特性 電流一時(shí)間特性電流一時(shí)間特性 圖圖8-20 熱敏電阻的溫度特性熱敏電阻的溫度特性 圖圖8-21 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻伏安特性負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻伏安特性 圖圖8-22 電流一時(shí)間特性電流一時(shí)間特性下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26358.3.2 熱敏電阻的特性線性化熱敏電阻的特性線性化 圖圖8-23 串聯(lián)補(bǔ)償電阻串聯(lián)補(bǔ)償電阻 圖圖8-24 并聯(lián)補(bǔ)償電阻并聯(lián)補(bǔ)償電阻 由圖由圖8-24可見可見,補(bǔ)償后的補(bǔ)償后的RP的溫度系數(shù)變小的溫度系數(shù)變小,電阻一溫度電阻一溫度曲線變平坦了。因此也可在某一溫度范圍內(nèi)得到線性的曲線變平坦了。因此也可在

29、某一溫度范圍內(nèi)得到線性的輸出特性輸出特性: 除上述介紹的串聯(lián)、并聯(lián)補(bǔ)償電阻之外除上述介紹的串聯(lián)、并聯(lián)補(bǔ)償電阻之外,還有其它的辦還有其它的辦法法,如如 圖圖8-25 其它線性化電路其它線性化電路 所示。所示。11rRrRRTTP 下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫2021/3/26368.3.3 熱敏電阻的應(yīng)用舉例熱敏電阻的應(yīng)用舉例 半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì) 利用熱敏電阻對溫度變化的高度敏感性能利用熱敏電阻對溫度變化的高度敏感性能,可以制成測可以制成測量點(diǎn)溫、反應(yīng)迅速的點(diǎn)溫計(jì)。點(diǎn)溫計(jì)不僅可以用來測量量點(diǎn)溫、反應(yīng)迅速的點(diǎn)溫計(jì)。點(diǎn)溫計(jì)不僅可以用來測量一般的氣體、液體或固體的溫度一般的氣體、液體或固體的溫度,而且還適宜于測量微而且還適宜于測量微小物體或物體局部的溫度。例如小物體或物