第8章熱電式傳感器

測(cè)量溫度的方法，按原理可分為：

接觸式和非接觸式

接觸式測(cè)溫：接觸溫度場(chǎng)，二者進(jìn)行熱交換（如：熱電偶、熱電阻）。測(cè)溫范圍在-250——1800℃。

非接觸式測(cè)溫：無(wú)需接觸被測(cè)體，利用物體的熱輻射能量隨溫度變化而變化的原理實(shí)現(xiàn)測(cè)量。 類(lèi)型有：光電高溫傳感器、紅外輻射溫度傳感器、光纖高溫傳感器等。 測(cè)溫范圍一般為600—6000℃。當(dāng)前1頁(yè)，總共69頁(yè)。第一節(jié)熱電偶傳感器

熱電偶是工程上應(yīng)用最廣泛的溫度傳感器。優(yōu)點(diǎn)有： 構(gòu)造簡(jiǎn)單,

使用方便,

具有較高的精度、穩(wěn)定性及復(fù)現(xiàn)性好,

溫度測(cè)量范圍寬（100~1600℃）,

在溫度測(cè)量中占有重要的地位。當(dāng)前2頁(yè)，總共69頁(yè)。一、熱電偶測(cè)溫原理熱電偶測(cè)溫是基于熱電效應(yīng)（Seebackeffect）

圖中的閉合回路稱(chēng)為熱電偶，導(dǎo)體A和B稱(chēng)為熱電偶的熱電極。熱電偶的兩個(gè)接點(diǎn)中，置于被測(cè)介質(zhì)（溫度為T(mén)）中的接點(diǎn)稱(chēng)為工作端或熱端，置于溫度為參考溫度T0的一端稱(chēng)為參考端或冷端。

1、熱電偶的結(jié)構(gòu)當(dāng)前3頁(yè)，總共69頁(yè)。2、熱電效應(yīng)

將兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體A、B串接成一個(gè)閉合回路，如果兩接合點(diǎn)處的溫度不同（T0≠T），則在回路中就會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)。所產(chǎn)生的電勢(shì)，稱(chēng)為熱電勢(shì)。

TT0BA熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)由兩部分組成：即兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)和同一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)當(dāng)前4頁(yè)，總共69頁(yè)。(1)接觸電勢(shì)產(chǎn)生原因：由于兩種不同導(dǎo)體的自由電子密度不同而在接觸處形成的電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)兩種導(dǎo)體接觸時(shí),自由電子由密度大的導(dǎo)體向密度小的導(dǎo)體擴(kuò)散,假設(shè)NA>NB，則電子擴(kuò)散由A到B，在接觸處A失去電子帶正電,B得到電子帶負(fù)電,形成穩(wěn)定的接觸電勢(shì)。接觸電勢(shì)的大小取決于兩種不同導(dǎo)體的性質(zhì)和接觸點(diǎn)的溫度。當(dāng)前5頁(yè)，總共69頁(yè)。

式中:K——波爾茲曼常數(shù)，k=1.38*10-23J/K;e——單位電荷電量，e=1.6*10-19C;NAT、NBT和NAT0、NBT0——分別指在溫度為T(mén)和T0時(shí),導(dǎo)體A、B的自由電子密度。熱電偶兩接點(diǎn)的接觸電勢(shì)和大小可表示為：如果傳感器設(shè)計(jì)好了，即導(dǎo)體A、B已經(jīng)選定，則接觸電勢(shì)只與溫度有關(guān)當(dāng)前6頁(yè)，總共69頁(yè)。（2）溫差電勢(shì)產(chǎn)生原因：同一導(dǎo)體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種熱電勢(shì)。同一導(dǎo)體的兩端溫度不同時(shí),高溫端的電子能量要比低溫端的電子能量大,因而電子從高溫端跑到低溫端,結(jié)果高溫端因失去電子而帶正電,低溫端因獲得多余的電子而帶負(fù)電,并且形成一個(gè)靜電場(chǎng)，該靜電場(chǎng)阻止電子繼續(xù)向低溫端遷移，最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。因此，在同一導(dǎo)體兩端便形成溫差電勢(shì)。當(dāng)前7頁(yè)，總共69頁(yè)。溫差電勢(shì)的大小由下面的公式給出：：湯姆遜系數(shù)，分別表示導(dǎo)體A、B兩端的溫度差為1℃時(shí)所產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)。如果傳感器設(shè)計(jì)好了，即導(dǎo)體A、B已經(jīng)選定，則溫差電勢(shì)也只與溫度有關(guān)當(dāng)前8頁(yè)，總共69頁(yè)。ＥAB(T,T0)=eAB(T)-eAB(T0)+eB(T,T0)-eA(T,T0)（3）熱電勢(shì)=接觸電勢(shì)+溫差電勢(shì)

綜上：熱電偶回路中存在：兩個(gè)接觸電勢(shì)eAB(T)和eAB(T0)，兩個(gè)溫差電勢(shì)eA(T,T0)和eB(T,T0)。設(shè)T>T0，自由電子密度NA>NB，總的熱電勢(shì)為：當(dāng)前9頁(yè)，總共69頁(yè)。在總的熱電勢(shì)中,溫差電勢(shì)比接觸電勢(shì)小很多,在精度要求不高的情況下,熱電偶的熱電勢(shì)可近似表示為：ＥAB(T,T0)≈eAB(T)-eAB(T0)當(dāng)前10頁(yè)，總共69頁(yè)。根據(jù)ＥAB(T,T0)因此測(cè)得熱電勢(shì)的值，即可知道溫度T的大小，利用熱電偶這一性質(zhì)可以用來(lái)測(cè)溫。當(dāng)參考端溫度T0恒定時(shí)：ＥAB(T,T0)=f(T)-C即總的熱電勢(shì)只與熱端溫度T成單值函數(shù)關(guān)系。但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，這樣做很麻煩，即必須通過(guò)繁雜的計(jì)算才能得到溫度T，工程上有沒(méi)有比較簡(jiǎn)便的方法呢？可知：熱電勢(shì)的大小反映兩個(gè)接點(diǎn)的溫度差。當(dāng)前11頁(yè)，總共69頁(yè)。例如：鎳鉻——鎳硅熱電偶分度表（參考端溫度為0℃）

實(shí)際應(yīng)用中，為了簡(jiǎn)便，溫度與熱電勢(shì)之間的關(guān)系是通過(guò)熱電偶分度表來(lái)確定的。 分度表是在參考端溫度T0為0℃時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立起來(lái)的熱電勢(shì)與工作端溫度T之間的數(shù)值對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過(guò)查表可以查得輸出熱電勢(shì)相對(duì)應(yīng)的工作端溫度T，避免了繁雜的運(yùn)算--當(dāng)前12頁(yè)，總共69頁(yè)。討論熱電偶回路的幾點(diǎn)結(jié)論如果構(gòu)成熱電偶的兩個(gè)熱電極為材料相同的導(dǎo)體，則無(wú)論兩結(jié)點(diǎn)溫度如何，熱電偶回路內(nèi)的總熱電勢(shì)為零。故必須采用兩種不同的材料作為熱電極。ＥAB(T,T0)根據(jù)熱電勢(shì)計(jì)算式結(jié)論（一）當(dāng)前13頁(yè)，總共69頁(yè)。如果熱電偶兩結(jié)點(diǎn)溫度相等（T=T0），則盡管導(dǎo)體A、B的材料不同，熱電偶回路內(nèi)的總電勢(shì)亦為零。ＥAB(T,T0)根據(jù)熱電勢(shì)計(jì)算式結(jié)論（二）當(dāng)前14頁(yè)，總共69頁(yè)。熱電偶的熱電勢(shì)與A、B材料的中間溫度無(wú)關(guān)，只與結(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)。ＥAB(T,T0)根據(jù)熱電勢(shì)計(jì)算式結(jié)論（三）當(dāng)前15頁(yè)，總共69頁(yè)。3、熱電偶的基本定律

（1）中間導(dǎo)體定律提出問(wèn)題：利用熱電偶進(jìn)行測(cè)溫,測(cè)量熱電勢(shì)必須在回路中接入連接導(dǎo)線和儀表,接入導(dǎo)線和儀表后會(huì)不會(huì)影響回路中的總熱電勢(shì)大小呢？

中間導(dǎo)體定律：在熱電偶測(cè)溫回路內(nèi),接入第三種導(dǎo)體,只要其兩端溫度相同,則對(duì)回路的總熱電勢(shì)沒(méi)有影響。接入第三種導(dǎo)體回路圖當(dāng)前16頁(yè)，總共69頁(yè)?？梢宰C明，接入第三導(dǎo)體回路中總的熱電勢(shì)為：(設(shè)NA>NB>NCT>T0)EABC(T,T0)=eAB(T)+eBC(T0)-eCA(T0)+eB(T,T0)-eA(T,T0)

（1）當(dāng)T=T0

時(shí),有EABC(T0)=0，即：

EABC(T0)=eAB(T0)+eBC(T0)-eCA(T0)=0

由此得eBC(T0)-eCA(T0)=-eAB(T0)

代入（1）式得：ＥＡＢＣ(T,T0)=eAB(T)-eAB(T0)+eB(T,T0)-eA(T,T0)

=EAB(T,T0)結(jié)論：接入第三種導(dǎo)體后，回路中總的熱電勢(shì)大小沒(méi)有變化當(dāng)前17頁(yè)，總共69頁(yè)。

用熱電偶測(cè)量金屬壁面溫度有兩種方案，如下圖所示，當(dāng)熱電偶具有相同的參考端溫度t0時(shí)，問(wèn)在壁溫相等的兩種情況下，儀表的示值是否一樣？為什么？思考題？當(dāng)前18頁(yè)，總共69頁(yè)。（2）參考電極定律

當(dāng)結(jié)點(diǎn)溫度為T(mén)、T0時(shí)，用導(dǎo)體AB組成的熱電偶的熱電勢(shì)等于AC熱電偶和CB熱電偶的熱電勢(shì)的代數(shù)和。證明過(guò)程見(jiàn)課本。導(dǎo)體C稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)電極（一般由鉑制成）。即：當(dāng)前19頁(yè)，總共69頁(yè)。

參考電極的實(shí)用價(jià)值在于：它可大大簡(jiǎn)化熱電偶的選配工作。只要獲得各個(gè)熱電極與參考電極配對(duì)時(shí)的熱電勢(shì)值，那么任何兩種熱電極配對(duì)時(shí)的熱電勢(shì)均可按公式計(jì)算而無(wú)需再逐個(gè)去測(cè)定。

用作參考電極(標(biāo)準(zhǔn)電極)的材料，目前主要為純鉑絲材，因?yàn)殂K的熔點(diǎn)高，易提純，且在高溫與常溫時(shí)的物理、化學(xué)性能都比較穩(wěn)定。當(dāng)前20頁(yè)，總共69頁(yè)。(3)中間溫度定律

作用：在實(shí)際熱電偶測(cè)溫回路中,利用熱電偶這一性質(zhì),可對(duì)參考端溫度t0不為0℃時(shí)的熱電勢(shì)進(jìn)行計(jì)算。

接點(diǎn)溫度為T(mén)、T0的熱電偶的熱電勢(shì)，等于接點(diǎn)溫度為T(mén)、T1和T1

、T0的兩支同性質(zhì)熱電偶的熱電勢(shì)的代數(shù)和。即：EAB(T,T0)=EAB(T,T1)+EAB(T1,T0)當(dāng)前21頁(yè)，總共69頁(yè)。

例如：用鎳鉻—鎳硅熱電偶測(cè)爐溫時(shí)，其冷端溫度t0＝30℃，在直流電位差計(jì)上測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)EAB(t,30)=38．500mV，求爐溫為多少?鎳鉻一鎳硅熱電偶分度表（自由端溫度為0℃）--（根據(jù)中間溫度定律求解）EAB(t,0)=EAB(t,30)+EAB(30,0)當(dāng)前22頁(yè)，總共69頁(yè)。解：①查鎳鉻一鎳硅熱電偶分度表得：②根據(jù)中間溫度定律得：③查鎳鉻一鎳硅熱電偶K分度表得：℃當(dāng)前23頁(yè)，總共69頁(yè)。

二、常用熱電偶從理論上講,任何兩種不同材料的導(dǎo)體都可以組成熱電偶,但為了準(zhǔn)確可靠地測(cè)量溫度,對(duì)組成熱電偶的材料必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的選擇。 工程上用于熱電偶的材料應(yīng)滿(mǎn)足以下條件:熱電勢(shì)變化盡量大,熱電勢(shì)與溫度關(guān)系盡量接近線性關(guān)系,物理、化學(xué)性能穩(wěn)定,易加工,復(fù)現(xiàn)性好,便于成批生產(chǎn),有良好的互換性。實(shí)際上并非所有材料都能滿(mǎn)足上述要求。目前在國(guó)際上被公認(rèn)比較好的熱電材料只有幾種。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）向世界各國(guó)推薦7種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶。我國(guó)從1988年開(kāi)始采用IEC標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)熱電偶。當(dāng)前24頁(yè)，總共69頁(yè)。目前工業(yè)上常用的有四種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶

1.鉑銠10－鉑熱電偶

2.鎳鉻－鎳硅熱電偶

3.鎳鉻－考銅熱電偶

4.鎢錸5－鎢錸20熱電偶當(dāng)前25頁(yè)，總共69頁(yè)。三、熱電偶的結(jié)構(gòu)形式

為了適應(yīng)不同對(duì)象的測(cè)溫要求和條件,熱電偶的結(jié)構(gòu)形式有普通型熱電偶、鎧裝型熱電偶和薄膜熱電偶等。

(1)普通型熱電偶普通型結(jié)構(gòu)熱電偶工業(yè)上使用最多,它一般由熱電極、絕緣套管、保護(hù)管和接線盒組成當(dāng)前26頁(yè)，總共69頁(yè)。(2)鎧裝熱電偶

鎧裝熱電偶又稱(chēng)套管熱電偶。它是由熱電偶絲、絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)拉伸加工而成的堅(jiān)實(shí)組合體,它可以做得很細(xì)很長(zhǎng),使用中隨需要能任意彎曲。 鎧裝熱電偶的主要優(yōu)點(diǎn)是測(cè)溫端熱容量小,動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,機(jī)械強(qiáng)度高,柔性好,可安裝在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的裝置上,因此被廣泛用在許多工業(yè)部門(mén)中。當(dāng)前27頁(yè)，總共69頁(yè)。(3)薄膜熱電偶

薄膜熱電偶是由兩種薄膜熱電極材料,用真空蒸鍍、化學(xué)凃?qū)拥绒k法蒸鍍到絕緣基板上面制成的一種特殊熱電偶,薄膜熱電偶的熱接點(diǎn)可以做得很?。杀〉?.01~0.1μm）。 具有熱容量小,反應(yīng)速度快等特點(diǎn),熱響應(yīng)時(shí)間達(dá)到微秒級(jí),適用于微小面積上的表面溫度以及快速變化的動(dòng)態(tài)溫度測(cè)量。當(dāng)前28頁(yè)，總共69頁(yè)。熱電偶安裝注意事項(xiàng)1.插入深度要求 測(cè)量端應(yīng)有足夠的插入深度2.注意保溫 為防止傳導(dǎo)散熱產(chǎn)生測(cè)溫附加誤差，保護(hù)套管露在設(shè)備外部的長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，并加保溫層。3.防止變形 應(yīng)盡量垂直安裝。在有流速的管道中必須傾斜安裝，若需水平安裝時(shí)，則應(yīng)有支架支撐。上一頁(yè)返回當(dāng)前29頁(yè)，總共69頁(yè)。四、熱電偶溫度補(bǔ)償

即：只有在冷端溫度恒定的情況下，熱電勢(shì)才能正確的反映熱端溫度的高低。 在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，熱電偶的冷端放置在距熱端很近的大氣中，受高溫設(shè)備和環(huán)境溫度波動(dòng)的影響較大，因此冷端溫度不可能是恒定值，給測(cè)量帶來(lái)了誤差。 由于冷端溫度變化對(duì)測(cè)量的影響，于是產(chǎn)生了熱電偶冷端補(bǔ)償問(wèn)題，所以要采取措施來(lái)消除冷端溫度變化所產(chǎn)生的影響。當(dāng)參考端溫度T0恒定時(shí)：ＥAB(T,T0)=f(T)-C當(dāng)前30頁(yè)，總共69頁(yè)。補(bǔ)償導(dǎo)線法 在實(shí)際測(cè)溫時(shí),需要把熱電偶輸出的電壓信號(hào)傳輸?shù)竭h(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)數(shù)十米的控制室內(nèi)的顯示儀表或控制儀表。 而熱電偶一般做得比較短，故可用導(dǎo)線將熱電偶的冷端延伸出來(lái)（這樣可使參考端溫度t0比較穩(wěn)定）。新的問(wèn)題：造價(jià)，因?yàn)闊犭姌O材料比較昂貴

當(dāng)前31頁(yè)，總共69頁(yè)。

工程中采用一種補(bǔ)償導(dǎo)線代替熱電極材料作為延長(zhǎng)線。它通常由兩種不同性質(zhì)的廉價(jià)金屬導(dǎo)線制成,而且在0~100℃溫度范圍內(nèi),補(bǔ)償導(dǎo)線和所配熱電偶具有相同的熱電特性。當(dāng)前32頁(yè)，總共69頁(yè)。使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)注意問(wèn)題：補(bǔ)償導(dǎo)線的作用是對(duì)熱電偶冷端延長(zhǎng)。補(bǔ)償導(dǎo)線只能用在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)（0~100℃）；熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線的兩個(gè)接點(diǎn)處要保持溫度相同；不同型號(hào)的熱電偶配有不同的補(bǔ)償導(dǎo)線；補(bǔ)償導(dǎo)線有正、負(fù)極需分別與熱電偶正、負(fù)極相連；當(dāng)前33頁(yè)，總共69頁(yè)。

圖2例題：如圖所示，A、B為K型熱電偶，A′、B′為補(bǔ)償導(dǎo)線，Cu為銅導(dǎo)線，已知接線盒1的溫度T1=40℃，冰瓶溫度T2=0℃，接線盒2的溫度T3=20℃。請(qǐng)?jiān)谙铝袟l件下計(jì)算被測(cè)溫度T,并說(shuō)明原因。（1）U3=39.314mV時(shí)；（2）若A′、B′換成銅導(dǎo)線，U3=37.702mV時(shí)。附：K型熱電偶部分分度表溫度/℃0102030405060708090熱電勢(shì)/mV0.0000.3970.7981.2031.6122.0232.4362.8513.2673.682溫度/℃700710720730740750760770780790熱電勢(shì)/mV29.12929.54829.96530.38230.79831.21331.62832.04132.45332.865溫度/℃900910920930940950960970980990熱電勢(shì)/mV37.32637.72538.12438.52238.91839.31439.70840.10140.49440.885當(dāng)前34頁(yè)，總共69頁(yè)。(2)計(jì)算修正法 采用補(bǔ)償導(dǎo)線可使熱電偶的參考端延伸到溫度比較穩(wěn)定的地方,但只要參考端溫度t0不等于0℃,仍需要對(duì)熱電偶回路的電勢(shì)值加以修正，修正值為EAB(t0,0)。EAB(t,0)=EAB(t,t0)+EAB(t0,0)

經(jīng)修正后的實(shí)際熱電勢(shì),可由分度表查出被測(cè)實(shí)際溫度值。即：當(dāng)前35頁(yè)，總共69頁(yè)。(3)參考端0℃恒溫法 在實(shí)驗(yàn)室及精密測(cè)量中,通常把參考端放入裝滿(mǎn)冰水混合物的容器中,以使參考端溫度保持0℃。這種方法又稱(chēng)冰浴法。當(dāng)前36頁(yè)，總共69頁(yè)。適用于實(shí)驗(yàn)室中的精確測(cè)量和檢定熱電偶時(shí)使用。上一頁(yè)下一頁(yè)返回當(dāng)前37頁(yè)，總共69頁(yè)。(4)補(bǔ)償電橋法（電位補(bǔ)償法）

補(bǔ)償電橋法是在熱電偶回路中串入一個(gè)自動(dòng)補(bǔ)償?shù)碾妱?dòng)勢(shì)。當(dāng)前38頁(yè)，總共69頁(yè)。

熱電偶的冷端通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線延伸到測(cè)溫儀器同一溫度場(chǎng)中。電橋的供電端a、c通過(guò)一可調(diào)限流電阻Rg接直流電源E。橋臂R1、R2、R3為錳銅繞組電阻，阻值可視為不隨溫度變化的固定電阻。Rt為阻值隨溫度變化的測(cè)溫?zé)犭娮瑁脕?lái)測(cè)量冷端溫度，使得b、d端有相應(yīng)的補(bǔ)償電勢(shì)。串入一個(gè)自動(dòng)補(bǔ)償?shù)碾妱?dòng)勢(shì)當(dāng)前39頁(yè)，總共69頁(yè)。

五．熱電偶測(cè)溫線路熱電偶測(cè)溫時(shí),它可以直接與顯示儀表（如電子電位差計(jì)、數(shù)字表等）配套使用,也可與溫度變送器配套,轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。下圖為典型的熱電偶測(cè)溫線路。當(dāng)前40頁(yè)，總共69頁(yè)。單點(diǎn)溫度微機(jī)測(cè)量當(dāng)前41頁(yè)，總共69頁(yè)。

六、熱電偶的串聯(lián)與并聯(lián)

特殊情況下，熱電偶可以串聯(lián)或并聯(lián)使用，但要求是同一分度號(hào)的熱電偶，且參考端應(yīng)在同一溫度下。(1)、熱電偶正向串聯(lián)tttt可提高靈敏度和獲得較大的熱電勢(shì)輸出。當(dāng)前42頁(yè)，總共69頁(yè)。(2)、熱電偶反向串聯(lián)ET=EAB（T1，T0）—EAB（T2，T0）ET=EAB（T1，T2）查分度表可得溫差根據(jù)中間溫度定律：用兩只相同型號(hào)的熱電偶，配用相同的補(bǔ)償導(dǎo)線，反向串聯(lián)。產(chǎn)生熱電勢(shì)為:因此：熱電偶反向串聯(lián)，可測(cè)量?jī)牲c(diǎn)溫差。當(dāng)前43頁(yè)，總共69頁(yè)。(3)、熱電偶并聯(lián)因此：熱電偶并聯(lián)，可以測(cè)量平均溫度。用n只型號(hào)特性相同的熱電偶并聯(lián)在一起。當(dāng)前44頁(yè)，總共69頁(yè)。第二節(jié)熱電阻傳感器

一、概述

熱電阻傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的原理進(jìn)行測(cè)溫的。優(yōu)點(diǎn)：1）測(cè)量精度高；

2）有較大的低溫測(cè)量范圍，－200～600℃；

3）與熱電偶相比，它沒(méi)有冷端的誤差問(wèn)題。缺點(diǎn)：不能測(cè)太高的溫度；金屬熱電阻體積大，熱慣性大，不能測(cè)點(diǎn)溫；半導(dǎo)體熱敏電阻復(fù)現(xiàn)性和高溫穩(wěn)定性較差。當(dāng)前45頁(yè)，總共69頁(yè)。分類(lèi) 熱電阻傳感器分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻兩大類(lèi)： 一般把金屬熱電阻稱(chēng)為熱電阻； 把半導(dǎo)體熱電阻稱(chēng)為熱敏電阻。當(dāng)前46頁(yè)，總共69頁(yè)。二、熱電阻材料和常用熱電阻熱電阻＝電阻體（最主要部分）＋絕緣套管＋接線盒作為制作熱電阻的材料要求有： 電阻溫度系數(shù)要大，以提高熱電阻的靈敏度； 電阻率盡可能大，以便減小電阻體尺寸； 熱容量要小，以便提高熱電阻的響應(yīng)速度；在測(cè)量范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能；

R-t關(guān)系最好接近于線性； 應(yīng)有良好的可加工性（復(fù)現(xiàn)性好），且價(jià)格便宜。

目前最常用的熱電阻有鉑熱電阻和銅熱電阻。當(dāng)前47頁(yè)，總共69頁(yè)。1、鉑熱電阻

熱電特性：精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠,在溫度傳感器中得到了廣泛應(yīng)用。按IEC標(biāo)準(zhǔn),鉑熱電阻的適用溫度范圍為-200~+850℃。

當(dāng)前48頁(yè)，總共69頁(yè)。在-200~0℃的溫度范圍內(nèi):

在0~850℃的溫度范圍內(nèi):

式中Rt和R0分別為t℃和0℃時(shí)鉑電阻值;A、B和C為常數(shù)。鉑熱電阻的特性方程當(dāng)前49頁(yè)，總共69頁(yè)。

由鉑熱電阻的特性方程可知：熱電阻在溫度t時(shí)的電阻值Rt與R0

有關(guān)。 目前我國(guó)規(guī)定工業(yè)用鉑熱電阻有R0=10Ω和R0=100Ω兩種,它們的分度號(hào)分別為Pt10和Pt100,其中以Pt100為常用。為了避免繁雜的計(jì)算，鉑熱電阻的分度號(hào)有相應(yīng)的分度表，即Rt-t的關(guān)系表,這樣在實(shí)際測(cè)量中,只要測(cè)得熱電阻的阻值Rt,便可從分度表上查出對(duì)應(yīng)的溫度值。當(dāng)前50頁(yè)，總共69頁(yè)。當(dāng)前51頁(yè)，總共69頁(yè)。2、銅熱電阻

由于鉑是貴重金屬,因此,在一些測(cè)量精度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合,可采用銅熱電阻代替進(jìn)行測(cè)溫,它的測(cè)量范圍為-50~+150℃。

銅熱電阻在測(cè)量范圍內(nèi)其電阻值與溫度的關(guān)系幾乎是線性的,可近似地表示為:Rt=R0（1+αt） 式中α為銅熱電阻的電阻溫度系數(shù),取α=4.28×10-3/℃。當(dāng)前52頁(yè)，總共69頁(yè)。

銅熱電阻特點(diǎn)：線性好,價(jià)格便宜,但它易氧化,不適宜在腐蝕性介質(zhì)或高溫下工作。從上可知:銅熱電阻Rt也與R0有關(guān)，它的兩種分度號(hào)為Cu50(R0=50Ω)和Cu100（R0=100Ω）。當(dāng)前53頁(yè)，總共69頁(yè)。熱電阻的結(jié)構(gòu)上一頁(yè)下一頁(yè)返回普通工業(yè)用熱電阻式溫度傳感器當(dāng)前54頁(yè)，總共69頁(yè)。銅熱電阻結(jié)構(gòu)示意圖鉑熱電阻結(jié)構(gòu)示意圖上一頁(yè)下一頁(yè)返回當(dāng)前55頁(yè)，總共69頁(yè)。

三、熱電阻傳感器的內(nèi)部引線方式 熱電阻內(nèi)部引線方式有兩線制、三線制和四線制三種。當(dāng)前56頁(yè)，總共69頁(yè)。二線制中引線電阻對(duì)測(cè)量影響大,用于測(cè)溫精度不高的場(chǎng)合。三線制可以減小熱電阻與測(cè)量?jī)x表之間連接導(dǎo)線的電阻因環(huán)境溫度變化所引起的測(cè)量誤差。

四線制可以完全消除引線電阻對(duì)測(cè)量的影響,用于高精度溫度檢測(cè)

工業(yè)用鉑電阻測(cè)溫必須采用三線制或四線制。當(dāng)前57頁(yè)，總共69頁(yè)。三線制測(cè)溫減小導(dǎo)線產(chǎn)生誤差的原理相臨兩橋臂增加同一阻值的電阻，對(duì)電橋的平衡無(wú)影響。可知：與引線電阻r無(wú)關(guān)。當(dāng)前58頁(yè)，總共69頁(yè)。四線制測(cè)溫恒流源供電，R、R1為引線電阻。當(dāng)前59頁(yè)，總共69頁(yè)。第三節(jié)熱敏電阻傳感器一、熱敏電阻的特點(diǎn)①電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高，比一般金屬電阻大10~100倍②結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，可以測(cè)量點(diǎn)溫度③電阻率高，熱慣性小，適宜動(dòng)態(tài)測(cè)量④但阻值與溫度變化呈非線性關(guān)系，穩(wěn)定性和互換性較差熱敏電阻是用半導(dǎo)體材料制成的熱敏器件。當(dāng)前60頁(yè)，總共69頁(yè)。二、熱敏電阻的結(jié)構(gòu)

熱敏電阻主要由熱敏探頭1、引線2、殼體3構(gòu)成，如圖a所示。電路符號(hào)當(dāng)前61頁(yè)，總共69頁(yè)。熱敏電阻的結(jié)構(gòu)形式上一頁(yè)下一頁(yè)返回當(dāng)前62頁(yè)，總共69頁(yè)。三、熱敏電阻類(lèi)型正溫度系數(shù)(PT