new第次講稿熱電阻溫度計(jì)my

§2-4熱電阻溫度計(jì)

ResistanceThermometer

常用熱電阻種類熱電阻的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體熱敏電阻熱電阻測(cè)溫原理一、熱電阻測(cè)溫原理及特點(diǎn)

用熱電偶測(cè)量500℃以下溫度時(shí)，熱電勢(shì)小，測(cè)量精度低；且使用中經(jīng)常需要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償。故工業(yè)上在測(cè)低溫時(shí)通常采用熱電阻溫度計(jì)，其測(cè)溫范圍為－200～500℃。

取一只100W/220V燈泡，用萬(wàn)用表測(cè)量其電阻值，可以發(fā)現(xiàn)其冷態(tài)阻值只有幾十歐姆，而計(jì)算得到的額定熱態(tài)電阻值應(yīng)為484。

溫度升高，金屬內(nèi)部原子晶格的振動(dòng)加劇，從而使金屬內(nèi)部的自由電子通過金屬導(dǎo)體時(shí)的阻礙增大，宏觀上表現(xiàn)出電阻率變大，電阻值增加。優(yōu)點(diǎn)：1）輸出信號(hào)大、測(cè)溫精度高；2）電阻信號(hào)便于遠(yuǎn)傳；3）無(wú)需冷端補(bǔ)償；4）可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)切換測(cè)量。1、熱電阻測(cè)溫特點(diǎn)

缺點(diǎn)：1）感溫部分體積大，熱慣性大；2）不能測(cè)取某一點(diǎn)的溫度，只能測(cè)量一個(gè)區(qū)域的平均溫度；3）在使用時(shí)需要外供電源；4）連接導(dǎo)線電阻易受環(huán)境溫度影響而產(chǎn)生測(cè)量誤差。熱電阻溫度計(jì)的組成：熱電阻（電阻體、絕緣管和保護(hù)套管）連接導(dǎo)線顯示儀表2、熱電阻測(cè)溫原理測(cè)溫原理金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體:

電阻值R=f(溫度t)電阻溫度系數(shù)（α）

——溫度變化1℃時(shí)，導(dǎo)體電阻值的相對(duì)變化量，單位為1/℃。

α↑→靈敏度↑。金屬導(dǎo)體:t↑→Rt↑，∴α為正值；而半導(dǎo)體:t↑→Rt↓，∴α為負(fù)值。金屬純度↑→α↑。有些合金材料，如錳銅α→0。常用熱電阻材料的電阻與溫度關(guān)系

根據(jù)感溫元件的材質(zhì)可分為金屬導(dǎo)體和半導(dǎo)體兩大類。金屬熱電阻目前大量使用的有鉑、銅和鎳三種。按準(zhǔn)確度等級(jí)可分為標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì)和工業(yè)電阻溫度計(jì)。

二、常用熱電阻種類熱電阻阻材料料要求求：（1））物理理及化化學(xué)性性質(zhì)穩(wěn)穩(wěn)定；；（2）電阻溫溫度系系數(shù)大；（3））電阻率率大；（4））電阻阻值與與溫度度近似似為線性關(guān)系；；（5））復(fù)現(xiàn)現(xiàn)性好好；（6）價(jià)格格便宜宜。特點(diǎn)：：穩(wěn)定定性好好、精精確度度高、、性能能可靠靠。ITS－90規(guī)規(guī)定以以鉑電電阻溫溫度計(jì)計(jì)作為為13.8033K～961.78℃℃溫域域的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)內(nèi)插儀儀器（1））鉑熱熱電阻阻（（Pt）鉑的電電阻值值與溫溫度的的關(guān)系系在－200～0℃范范圍內(nèi)內(nèi)：在0～～850℃℃范范圍內(nèi)內(nèi)：鉑電阻阻的純純度通常用用R100/R0表示。。鉑電阻阻的分分度號(hào)號(hào):Pt10、Pt100、、Pt50Pt10——表示示鉑電電阻在在0℃℃時(shí)的的電阻阻值為為R0＝10Ω學(xué)習(xí)查查“鉑鉑熱電電阻分分度表表”鉑熱電電阻分分度表表銅電阻阻與溫溫度的的關(guān)系系在－50～～＋150℃范范圍內(nèi)內(nèi)：在0～～100℃℃范圍圍內(nèi)，，電阻阻溫度度關(guān)系系是線線性的的：Rt=R0(1+αt)式中，，α＝(4.25~4.28)××10－3/℃,（2））銅熱熱電阻阻（（Cu）優(yōu)點(diǎn)：：R-t關(guān)系系近似似線性性；α較大；；材料料易提提純；；價(jià)格格便宜宜，互互換性性好。。缺點(diǎn)：：電阻率率較小小，為為保持持一定定阻值值需要要細(xì)而而長(zhǎng)的的銅絲絲，使使體積積↑熱慣性性↑；測(cè)測(cè)溫上上限低低，因因?yàn)殂~銅在100℃以上上易氧氧化且且抗腐腐蝕性性差。。銅電阻阻的分分度號(hào)號(hào)Cu50和和Cu100特點(diǎn)：：電阻阻溫度度系數(shù)數(shù)大，，靈敏敏度高高。測(cè)溫范范圍是是－60～～＋180℃，，主要要用于于較低低溫域域。鎳電阻阻的分分度號(hào)號(hào)有Ni100、Ni300和Ni500（3））鎳熱熱電阻阻（Ni））熱電阻阻的主主要技技術(shù)性性能例：用分度度號(hào)Cu100的銅銅電阻阻溫度度計(jì)測(cè)測(cè)得發(fā)發(fā)電機(jī)機(jī)冷卻卻水溫溫度為為56℃，，但檢檢定時(shí)時(shí)確知知銅熱熱電阻阻的R0＝100.8Ω，，電阻阻溫度度系數(shù)數(shù)α’＝4.29×10-3/℃，，試求求冷卻卻水的的實(shí)際際溫度度。解：測(cè)溫時(shí)時(shí)顯示示儀表表按R0=100Ω,α＝4.28×10-3/℃分分度的的，Rt=R0(1+αt)，故故100×(1十十0.00428××56)=100.8×(1十十0.00429××t)由此求求得冷冷卻水水實(shí)際際溫度度t=53.6℃。。三、熱熱電阻阻的結(jié)結(jié)構(gòu)（1））普通通熱電阻阻（2））鎧裝裝熱電阻阻薄膜型型及普普通型型鉑熱熱電阻阻小型鉑鉑熱電電阻防爆型型鉑熱熱電阻阻汽車用用水溫溫傳感感器及及水溫溫表銅熱電電阻鉑電阻阻溫度度顯示示、變變送器器☆熱熱電阻阻的接接線方方法：：引出線——由熱電阻阻體至接接線端子子的連接接導(dǎo)線平衡狀態(tài)態(tài)下：IA×RA-IB×RB＝0It×Rt-ID×RD＝0∵IA＝IB＝It＝ID∴電橋安裝裝在儀表表室內(nèi)的的，而熱熱電阻Rt安裝在被被測(cè)對(duì)象象中，距距儀表室室有一定定的距離離，由于于兩根導(dǎo)導(dǎo)線電阻阻Ra及Rb在一個(gè)橋橋臂內(nèi)，，銅導(dǎo)線線電阻受受溫度影影響較大大，在熱熱電阻沒沒有任何何變化時(shí)時(shí)，導(dǎo)線線電阻變變化會(huì)使使得平衡衡電阻RD相應(yīng)移動(dòng)動(dòng)，標(biāo)尺尺上的讀讀數(shù)改變變。移動(dòng)滑線線電阻RD，檢流計(jì)計(jì)指針指指零，表表示電橋橋平衡由于RA／RB一定，故故移動(dòng)RD的電阻值值不斷平平衡，可可通過RD電阻刻度度或溫度度刻度讀讀取溫度度變化。。二線制連連接法（（惠斯登登電橋））平衡狀態(tài)態(tài)下，考考慮Ra、Rc和RbRt+Rc＝（RA+Ra）RD/RB注意：平平衡時(shí)Ib＝0導(dǎo)線電阻阻Ra及Rb分別在相相鄰橋臂臂RA及RD中，另一一導(dǎo)線電電阻接到到導(dǎo)線的的輸出端端。如果果RA＝RD，則環(huán)境境溫度變變化及電電阻自身身發(fā)熱引引起導(dǎo)線線電阻Ra及Rb的變化基基本相等等，對(duì)電電橋平衡衡影響極極小。三線制連連接法（（卡侖達(dá)達(dá)爾電橋橋）（1）兩線制存在引出出線電阻阻隨溫度度變化產(chǎn)產(chǎn)生的附附加誤差差；（2）三線制可以消除除引出線線電阻的的影響；；工業(yè)上上多采用用。（3）四線制不僅可消消除引出出線電阻阻的影響響，還可可消除連連接導(dǎo)線線間接觸觸電阻及及其阻值值變化的的影響。。多用于于標(biāo)準(zhǔn)鉑鉑熱電阻阻的引出出線上。。熱電阻在在使用中中的注意意事項(xiàng)：：為減小環(huán)環(huán)境溫度度對(duì)線路路電阻的的影響，，工業(yè)上上常采用用三線制制連接，，也可以以采用四四線制連連接。熱電阻引引入顯示示儀表的的線路電電阻必須須符合規(guī)規(guī)定值，，否則將將產(chǎn)生系系統(tǒng)誤差差。熱電阻工工作電流流應(yīng)小于于規(guī)定值值，否則則因過大大電流造造成自熱熱效應(yīng)，，產(chǎn)生附附加誤差差。熱電阻分分度號(hào)必必須與顯顯示儀表表調(diào)校時(shí)時(shí)分度號(hào)號(hào)相向。。四、半導(dǎo)導(dǎo)體熱敏敏電阻（SemiconductorHeat-sensitiveResistance）工作原理理：是利用半半導(dǎo)體材材料的電阻隨溫溫度顯著著變化這一特性性制成的的感溫元元件。由某些金金屬氧化化物按一一定的配配方比例例壓制燒燒結(jié)而成成。負(fù)溫度系系數(shù)(NTC)熱敏電電阻（阻值隨溫溫度升高高而顯著著減少））采用MnO2、Mn(NO3)4、CuO、Cu(NO3)2等化合物物制造；；正溫度系系數(shù)(PTC)熱敏電電阻采用NiO2、ZrO2等化合物物制造；；臨界溫度度(CTR)熱熱敏電阻阻當(dāng)溫度超超過某一一數(shù)值后后，電阻阻會(huì)急劇劇增加或或減少。。熱敏熱電阻溫度特性電阻與溫溫度的關(guān)關(guān)系（非非線性的的）：T為熱力力學(xué)溫度度；e＝＝2.71828；A、B為為常數(shù)。。在溫度T0時(shí)的電阻阻值為兩式整理理得:[例]已知某半半導(dǎo)體熱熱敏電阻阻在20℃時(shí)的的阻值為為100Ω，其電電阻與溫溫度斜率率為dR/dt=－5.0ΩΩ/K。。試求：該該熱敏電電阻在50℃時(shí)時(shí)的阻值值。[提示]利用公式式[解]代入已知知數(shù)據(jù)，，即可求求得A和和B的值值A(chǔ)=0.000043092(Ω);B=4296.8(K)再利用公公式求得得，RT在50℃℃(即50＋273.15K)時(shí)的的阻值為為25.64Ω。優(yōu)點(diǎn)：1）電阻溫度度系數(shù)大大，靈敏敏度高；；2）電阻率很很大，體體積可做做的很小小，熱慣性小小，響應(yīng)應(yīng)快,可用來(lái)測(cè)測(cè)量點(diǎn)的的溫度。3）電阻值很很大，連連接導(dǎo)線線電阻變變化的影影響可忽忽略；缺點(diǎn)：1）同一一型號(hào)的的熱敏電電阻的電電阻溫度度特性分分散性很很大，互互換性差差；2）電阻溫度度關(guān)系不不穩(wěn)定，，隨時(shí)間間而變,需及時(shí)標(biāo)標(biāo)定。半導(dǎo)體熱熱敏電阻阻的結(jié)構(gòu)構(gòu)圖：a：珠形形熱敏電電阻；b：涂敷敷玻璃的的熱敏電電阻1：電阻阻（金屬屬氧化物物燒結(jié)體體）；2：引出出線（鉑鉑絲）；；3：玻玻璃；4：杜美美絲c:帶玻璃保保護(hù)套管管的熱敏敏電阻1：金屬屬氧化物物燒結(jié)體體；2：：鉑絲；；5：玻玻璃管熱敏電阻阻的外形形、結(jié)構(gòu)構(gòu)及符號(hào)號(hào)a）圓片片型熱敏敏電阻b）柱型型熱敏電電阻c）珠珠型熱敏敏電阻d））鎧裝型型e）厚膜膜型f）圖圖形符號(hào)號(hào)1—熱敏敏電阻2——玻璃外外殼3—引引出線4—紫銅銅外殼5—傳熱熱安裝孔孔熱敏電阻阻外形MF12型NTC熱敏敏電阻聚脂塑料料封裝熱熱敏電阻阻其他形式式的熱敏敏電阻玻璃封裝裝NTC熱熱敏電阻阻MF58型熱熱敏電阻阻其他形式式的熱敏敏電阻帶安裝孔孔的熱敏敏電阻大功率PTC熱熱敏電阻阻其他形式式的熱敏敏電阻（續(xù)）MF58型（珠珠形）高高精度負(fù)負(fù)溫度系系數(shù)熱敏敏電阻MF5A-3型型熱敏電電阻（參考深深圳科蓬蓬達(dá)電子子有限公公司資料料）非標(biāo)熱敏敏電阻非標(biāo)熱敏敏電阻（（續(xù)）非標(biāo)熱敏敏電阻（（續(xù)）熱敏電阻阻溫度面面板表熱敏電阻阻LCD熱敏電阻阻體溫表表熱敏電阻阻用于CPU的溫度測(cè)測(cè)量（參考小小熊在線線公司資資料）熱敏電阻阻用于電熱水器器的溫度控控制課外作業(yè)業(yè)：1、某銅銅電阻在在20℃℃時(shí)的阻阻值R20=16.28Ω,其電電阻溫度度