傳感器應(yīng)用技術(shù) 課件 項目六 熱電式傳感器

傳感器應(yīng)用技術(shù)項目六熱電式傳感器熱電偶的認(rèn)識與基本原理1.熱電偶簡介熱電偶溫度傳感器是一種感溫元件，也是一種儀表。它直接測量溫度，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號，通過電氣儀表（二次儀表）轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。熱電偶測溫的基本原理是兩種不同材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路，當(dāng)兩端存在溫度梯度時，回路中就會有電流通過，此時兩端之間就存在電動勢---熱電動勢，這就是所謂的塞貝克效應(yīng)。1.熱電偶簡介當(dāng)熱電偶的兩個熱電偶絲材料確定后，熱電偶所能產(chǎn)生的電動勢的大小只與熱電偶的溫度差有關(guān)；若熱電偶冷端的溫度保持一定，熱電偶的熱電動勢僅是工作端溫度的單值函數(shù)。將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路，當(dāng)導(dǎo)體接合點之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生與溫差成比例的熱電動勢，因而在回路中形成熱電流，該電流可直接驅(qū)動二次儀表顯示被測介質(zhì)溫度值。2.常見熱電偶為了適應(yīng)不同測量對象的測溫條件和要求，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型熱電偶。2.常見熱電偶熱電偶經(jīng)常被用在冶煉化工等高溫生產(chǎn)過程中。

如在工作生活中被高溫傷害，切記不可相信偏方，一定按照標(biāo)準(zhǔn)的處理方式來處理傷處并及時進(jìn)行就醫(yī)。1.根據(jù)燙傷部位的情況，選擇使用冷水進(jìn)行沖洗或者浸泡或者濕敷的辦法，以快速降低創(chuàng)面的溫度，從而減輕創(chuàng)面的疼痛感以及減輕熱力對深部組織的進(jìn)一步損傷。2.冷療時間一般需要達(dá)到半個小時左右，或者直到創(chuàng)面疼痛明顯減輕為止。3.然后可以使用濕毛巾或紗布對燙傷部位進(jìn)行濕敷，及時至就近醫(yī)院的燒傷科進(jìn)行進(jìn)一步處理創(chuàng)面。注意，在冷療的過程中，我們盡可能的保護(hù)燙傷部位的水泡，不要將其弄破，以免導(dǎo)致創(chuàng)面出現(xiàn)疼痛以及加深等情況。3.熱電偶回路的總電動勢實際上，熱電動勢來源于兩個方面：一部分由兩種導(dǎo)體的接觸電動勢構(gòu)成，另一部分是單一導(dǎo)體的溫差電動勢。接觸電動勢：不同導(dǎo)體的自由電子密度是不同的。當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體A、B連接在一起時，由于兩者內(nèi)部單位體積的自由電子數(shù)目不同，因此，在A、B的接觸處就會發(fā)生電子的擴(kuò)散，且電子在兩個方向上擴(kuò)散的速率不相同。這種由于兩種導(dǎo)體自由電子密度不同，而在其接觸處形成的電動勢稱為接觸電動勢。接觸電動勢的大小與導(dǎo)體的材料、接點的溫度有關(guān)，而與導(dǎo)體的直徑、長度、幾何形狀等無關(guān)。兩接點的接觸電動勢用符號EAB（t）表示為3.熱電偶回路的總電動勢溫差電動勢：對單一金屬導(dǎo)體，如果將導(dǎo)體兩端分別置于不同的溫度場t，t0中（t>t0），在導(dǎo)體內(nèi)部，熱端的自由電子具有較大的動能，將更多地向冷端移動，導(dǎo)致熱端失去電子帶正電，冷端得到電子帶負(fù)電，這樣，導(dǎo)體兩端將產(chǎn)生一個熱端指向冷端的靜電場。該電場阻止電子從熱端繼續(xù)向冷端轉(zhuǎn)移，并使電子反方向移動，最終將達(dá)到動態(tài)平衡狀態(tài)。這樣，在導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電位差，稱為溫差電動勢。溫差電動勢的大小取決于導(dǎo)體材料和兩端的溫度，可表示為3.熱電偶回路的總電動勢實踐證明，熱電偶回路中所產(chǎn)生的熱電動勢主要是由接觸電動勢引起的，溫差電動勢所占比例極小，可以忽略不計；因為EAB（t）和EAB（t0）的極性相反，假設(shè)導(dǎo)體A的電子密度大于導(dǎo)體B的電子密度，且A為正極、B為負(fù)極，因此回路的總電動勢為·1）如果熱電偶兩電極相同，即nA(t)=nB（t）、nA(t0)=nB（t0），則無論兩接點溫度如何，總熱電動勢始終為0。4.熱電偶熱電勢的幾點結(jié)論

3）熱電偶產(chǎn)生的熱電動勢大小與材料（nA，nB）和接點溫度（t，t0）有關(guān)，與其尺寸、形狀等無關(guān)。4）熱電偶在接點溫度為t1，t3時的熱電動勢，等于此熱電偶在接點溫度為t1，t2與t2，t3兩個不同狀態(tài)下的熱電動勢之和，即2）如果熱電偶兩接點溫度相同，盡管A、B材料不同，回路中總電動勢為0。傳感器應(yīng)用技術(shù)項目六熱電式傳感器熱電偶基本定律和常用熱電偶1.中間導(dǎo)體法則

如圖所示，在熱電偶測溫回路內(nèi)接入第三種導(dǎo)體C，只要其兩端溫度相同，則對回路的總熱電動勢沒有影響。同理可證，若再插入第四種、第五種……均質(zhì)導(dǎo)體，只要所插入的導(dǎo)體兩端溫度都與參考點相同，都不會影響原來熱電勢的大小。在實際熱電偶測溫應(yīng)用中，測量儀表（如動圈式毫伏表、電子電位差計等）和連接導(dǎo)線可以作為第三種導(dǎo)體對待。

如右圖所示，熱電偶AB在接點溫度為t、t0時的熱電動勢EAB（t，t0）等于它在接點溫度t、tc和tc、t0時的熱電動勢EAB（t，tc）和EAB（tc，t0）的代數(shù)和，即2.中間溫度定律中間溫度定律為補償導(dǎo)線的使用提供了理論依據(jù)。如果熱電偶的兩個電極通過連接兩根導(dǎo)體的方式來延長，只要接入的兩根導(dǎo)體的熱電特性與被延長的兩個電極的熱電特性一致，且它們之間連接的兩點間溫度相同，則回路總的熱電動勢只與延長后的兩端溫度有關(guān)，與連接點溫度無關(guān)。在實際測量中，利用該定律，還可以對參考端溫度不為0℃的熱電動勢進(jìn)行修正。如圖所示，如果兩種導(dǎo)體A、B分別與第三種導(dǎo)體C組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢已知，則由這兩個導(dǎo)體A、B組成的熱電偶產(chǎn)生的熱電動勢可由下式來確定，即在實際處理中，由于鉑的物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，通常選用高純鉑絲作標(biāo)準(zhǔn)電極，只要測得它與各種金屬組成的熱電偶的熱電動勢，則各種金屬間相互組合成熱電偶的熱電動勢就可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電極定律計算出來。3.標(biāo)準(zhǔn)電極定律兩種均質(zhì)金屬組成的熱電偶的電勢大小與熱電極的直徑、長度及沿?zé)犭姌O長度方向上的溫度分布無關(guān)，只與熱電極材料和溫度有關(guān)。4.均質(zhì)導(dǎo)體定律如果材質(zhì)不均勻，則當(dāng)熱電極上各處溫度不同時，將產(chǎn)生附加熱電勢，造成無法估計的測量誤差。因此，熱電極材料的均勻性是衡量熱電偶的重要指標(biāo)之一。為了適應(yīng)不同測量對象的測溫條件和要求，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型熱電偶。（1）普通型熱電偶普通型熱電偶如圖所示。它一般由熱電極、絕緣管、保護(hù)管和接線盒等幾個主要部分組成，在工業(yè)上使用最為廣泛。5.常用熱電偶的結(jié)構(gòu)

（2）鎧裝型（Sheath）熱電偶它是由熱電極、絕緣材料和金屬保護(hù)套管一起拉制加工而成的堅實纜狀組合體，如圖所示。它可以做得很細(xì)很長，使用中可根據(jù)需要任意彎曲；測溫范圍通常在1100℃以下。優(yōu)點：測溫端熱容量小，因此熱慣性小、動態(tài)響應(yīng)快；壽命長，機(jī)械強(qiáng)度高，彎曲性好，可安裝在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的裝置上。5.常用熱電偶的結(jié)構(gòu)

5.常用熱電偶的結(jié)構(gòu)

（3）薄膜型熱電偶它是將兩種薄膜熱電極材料用真空蒸鍍、化學(xué)涂層等辦法蒸鍍到絕緣基板（云母、陶瓷片、玻璃及酚醛塑料紙等）上制成的一種特殊熱電偶。薄膜熱電偶的接點可以做得很小、很薄（0.01～0.1μm），具有熱容量小、響應(yīng)速度快（ms級）等特點。它適用于微小面積上的表面溫度以及快速變化的動態(tài)溫度的測量，測溫范圍在300℃以下。

5.常用熱電偶的結(jié)構(gòu)

熱電偶傳感器在冶煉的每一個環(huán)節(jié)，溫度的控制上至關(guān)重要。在鋼鐵冶煉過程中，準(zhǔn)確地控制冶煉溫度可以明顯提高產(chǎn)品質(zhì)量，煉鐵煉鋼主要是靠水冷卻，水的溫度控制，鐵水，鋼水的溫度控制都需要不同的熱電偶傳感器。5.常用熱電偶的結(jié)構(gòu)

二十年前，中國的鋼鐵產(chǎn)業(yè)雖然發(fā)展迅速，但與日本和德國的差距卻是巨大的。有些特殊的鋼材，要依靠先進(jìn)的重型工藝，以中國當(dāng)時的工業(yè)水平，根本不可能制造出這種特殊的鋼材?？墒俏覀兊募夹g(shù)雖差，卻有無限的自信，有永不停歇的毅力。近幾年國內(nèi)終于研制出一種特殊鋼材，其技術(shù)已經(jīng)超過了日德，業(yè)界稱之為“手撕鋼”。5.常用熱電偶的結(jié)構(gòu)

日本和德國一直壟斷著手撕鋼板，我們每年都要花大價錢從國外進(jìn)口。市面上的價值比真正的黃金還要高，更重要的是花費了大量的資金，才購買到了一種并不是最好的。2016年，國家開始打破手撕鋼鐵的壟斷，太鋼集團(tuán)作為主導(dǎo)進(jìn)行了700多次的嘗試，但都沒有成功。最終太鋼公司開發(fā)出比日德公司還要高的手工撕開鋼板，厚度只有0.02mm，已經(jīng)超越了國際標(biāo)準(zhǔn)。6.熱點極材料的選取

根據(jù)金屬的熱電效應(yīng)原理，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)確可靠地測量溫度，對組成熱電偶的材料有嚴(yán)格的選擇條件。在實際應(yīng)用中，用作熱電極的材料一般應(yīng)具備以下條件：1）性能穩(wěn)定。2）溫度測量范圍廣。3）物理、化學(xué)性能穩(wěn)定。4）電導(dǎo)率要高，并且電阻溫度系數(shù)要小。5）材電料的機(jī)械強(qiáng)度要高，復(fù)制性好、復(fù)制工藝簡單，價格便宜。7.熱電偶的種類

目前，國際電工委員會（IEC）向世界各國推薦了8種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶。下表是我國采用符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的六種熱電偶的主要性能和特點。工業(yè)上常用的四種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為B型、S型、K型和E型。傳感器應(yīng)用技術(shù)項目三熱電式傳感器熱電偶冷端溫度補償1.補償導(dǎo)線由熱電偶的測溫原理可以知道，熱電偶產(chǎn)生的熱電動勢大小與兩端溫度有關(guān)，熱電偶的輸出電動勢只有在冷端溫度不變的條件下，才與工作端溫度成單值函數(shù)關(guān)系。進(jìn)行冷端溫度補償?shù)姆椒ㄒ话阌辛N。補償導(dǎo)線法熱電偶的長度一般只有1m左右，要保證熱電偶的冷端溫度不變，可以把熱電極加長，使自由端遠(yuǎn)離工作端，放置到恒溫或溫度波動較小的地方，但這種方法對于由貴金屬材料制成的熱電偶來說將使投資增加，解決的辦法是采用一種稱為補償導(dǎo)線的特殊導(dǎo)線，將熱電偶的冷端延伸出來，補償導(dǎo)線實際上是一對與熱電極化學(xué)成分不同的導(dǎo)線，在0～150℃溫度范圍內(nèi)與配接的熱電偶具有相同的熱電特性，但價格相對便宜。1.補償導(dǎo)線利用補償導(dǎo)線將熱電偶的冷端延伸到溫度恒定的場所（如儀表室），且它們具有一致的熱電特性，相當(dāng)于將熱電極延長，根據(jù)中間溫度定律，只要熱電偶和補償導(dǎo)線的兩個接觸點溫度一致，就不會影響熱電動勢的輸出。1.補償導(dǎo)線例1.采用鎳鉻-鎳硅熱電偶測量爐溫。熱端溫度為800℃，冷端溫度為50℃。為了進(jìn)行爐溫的調(diào)節(jié)與顯示，必須將熱電偶產(chǎn)生的熱電動勢信號送到儀表室，儀表室的環(huán)境溫度恒為20℃。首先由鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表查出它在冷端溫度為0℃，熱端溫度分別為800℃、50℃、20℃時的熱電動勢：E(800，0)＝33.277mV；E(50，0)＝2.022mV；E(20，0)=0.798mV。如果熱電偶與儀表之間直接用銅導(dǎo)線連接，根據(jù)中間導(dǎo)體定律，輸入儀表的熱電動勢為：E(800，50)=E(800，0)-E(50，0)=(33.277-2.022)mV=31.255mV1.補償導(dǎo)線查分度表知，對應(yīng)31.255mV的溫度是751℃。與爐內(nèi)真實溫度相差49℃。如果在熱電偶與儀表之間用補償導(dǎo)線連接，相當(dāng)于將熱電極延伸到儀表室，輸入儀表的熱電動勢為查分度表知，對應(yīng)32.479mV的溫度是781℃，與爐內(nèi)真實溫度相差19℃。

E(800，20)=E(800，0)-E(20，0)=(33.277-0.798)mV=32.479mV2.冷端恒溫法(1)冰點槽法將熱電偶的冷端置于冰點槽內(nèi)(冰水混合物)，使冷端溫度處于0℃，如圖所示。為了避免冰水導(dǎo)電引起兩個連接點短路，必須把連接點分別置于兩個玻璃試管里，浸入同一冰點槽，使相互絕緣。這種裝置通常用于實驗室或精密的溫度測量。2.冷端恒溫法(2)其他恒溫器將熱電偶的冷端置于各種恒溫器內(nèi)，使之保持溫度恒定，避免由于環(huán)境溫度的波動而引入誤差。這類恒溫器可以是盛有變壓器油的容器，利用變壓器油的熱惰性恒溫；也可以是電加熱的恒溫器。這類恒溫器的溫度不是0℃，所以最后還需對熱電偶進(jìn)行冷端溫度修正。3.冷端溫度校正法若冷端溫度恒定，但并非0℃，要使測出的熱電動勢只反映熱端的實際溫度，則必須對溫度進(jìn)行修正。修正公式如下：

例2用鎳鉻-鎳硅熱電偶測某一水池內(nèi)水的溫度，測出的熱電動勢為2.436mV。再用溫度計測出環(huán)境溫度為30℃(且恒定)，求池水的真實溫度。解：由鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表查出E(30，0)=1.203mVE(T，0)=E(T，30)+E(30，0)=2.436mV+1.203mV=3.639mV所以：查分度表知其對應(yīng)的實際溫度為T=88℃。即池水的真實溫度是88℃。4.自動補償法自動補償法也稱電橋補償法，它是在熱電偶與儀表間加上一個補償電橋，當(dāng)熱電偶冷端溫度升高，導(dǎo)致回路總電動勢降低時，這個電橋感受自由端溫度的變化，產(chǎn)生一個電位差，其數(shù)值剛好與熱電偶降低的電動勢相同，兩者互相補償。這樣，測量儀表上所測得的電動勢將不隨自由端溫度而變化。自動補償法解決了冷端溫度校正法不適合連續(xù)測溫的問題。如圖所示，在熱電偶和儀表間接一個電橋補償器，其中R1、R2、R3固定，RT隨t0變化。

當(dāng)冷端t0升高時，熱電動勢降低，而補償器中RT變化使ab間產(chǎn)生一個電位差，讓其值正好補償熱電動勢降低的量，達(dá)到自動補償。5.顯示儀表零位調(diào)整法當(dāng)熱電偶通過補償導(dǎo)線連接顯示儀表時，如果熱電偶冷端溫度不是0℃，但十分穩(wěn)定（如恒溫車間或有空調(diào)的場所），可預(yù)先將有零位調(diào)整器的顯示儀表的指針從刻度的初始值調(diào)至已知的冷端溫度值上，這時顯示儀表的示值即為被測量的實際溫度值。用螺絲刀調(diào)節(jié)儀表面板上的“機(jī)械零點”，使指針指到氣溫t0（圖中為40

C）的刻度上。機(jī)械零點指針被預(yù)調(diào)到室溫（40

C）可補償冷端損失6.軟件處理法對于計算機(jī)系統(tǒng)，不必全靠硬件進(jìn)行熱電偶冷端處理。例如冷端溫度恒定但不為0℃的情況，只需在采樣后加一個與冷端溫度對應(yīng)的常數(shù)即可。對于T0經(jīng)常波動的情況，可利用熱敏電阻或其它傳感器把T0信號輸入計算機(jī)，按照運算公式設(shè)計一些程序，便能自動修正。

傳感器應(yīng)用技術(shù)項目六熱電式傳感器熱電阻熱電阻定義熱電阻是利用導(dǎo)體材料的電阻隨溫度變化而變化的特性來實現(xiàn)對溫度的測量的?？煞譃榻饘贌犭娮枋綔囟葌鞲衅骱桶雽?dǎo)體熱電阻式溫度傳感器，前者簡稱為熱電阻或金屬熱電阻，后者簡稱為熱敏電阻或半導(dǎo)體熱敏電阻。熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中金屬熱電阻中鉑熱電阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。應(yīng)用于-200~600℃范圍內(nèi)的溫度測量

1.金屬熱電阻

金屬熱電阻是由電阻體、絕緣管和接線盒等主要部件組成，其中，電阻體是熱電阻的最主要部分。金屬熱電阻作為反映電阻和溫度關(guān)系的檢測元件，要有盡可能大而且穩(wěn)定的電阻系數(shù)（最好為常數(shù)），穩(wěn)定的化學(xué)和物理性能，以及大的電阻率。作為測溫用的熱電阻材料應(yīng)滿足下列條件：較大的溫度系數(shù)和較高的電阻率，以減小體積和質(zhì)量，減小熱慣性，改善動態(tài)特性，提高靈敏度；在測量范圍內(nèi)，有良好的輸出特性，即有線性的或近似線性的輸出；熱電阻材料的化學(xué)，物理性質(zhì)穩(wěn)定，以保證測量的正確性；良好的工藝性，復(fù)現(xiàn)性好，易于批量生產(chǎn)。

滿足上述要求的金屬材料有鉑、銅、鐵、鎳。目前常用的金屬熱電阻有鉑電阻和銅電阻等。1.金屬熱電阻熱電阻＝電阻體＋絕緣套管＋接線盒熱電阻的材料要求：電阻溫度系數(shù)要大；電阻率盡可能大，熱容量要小，在測量范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能；電阻與溫度的關(guān)系最好接近于線性；應(yīng)有良好的可加工性，且價格便宜。2.鉑熱電阻

鉑熱電阻的特點是精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠，所以在溫度傳感器中得到了廣泛應(yīng)用。按IPTS-68標(biāo)準(zhǔn)，在-259.34~+630.74℃溫域內(nèi)，以鉑電阻溫度計作為基準(zhǔn)器。鉑熱電阻的結(jié)構(gòu)如圖所示。直徑為0.05~0.07mm的純鉑絲繞在云母制成的片型支架上，云母片的邊緣有鋸齒形的缺口。繞組的兩面再用云母夾住絕緣。為了改善熱傳導(dǎo)，在云母片兩側(cè)用花瓣形銅制薄片與云母片和蓋片鉚在一起，并和保護(hù)管緊密接觸。用銀絲做成的引出線和鉑絲繞組的出線端焊在一起，并用雙眼瓷絕緣套管加以保護(hù)和外面的保護(hù)管絕緣。同樣，根據(jù)鉑電阻的不同用途，保護(hù)管可選用黃銅、碳鋼或不銹鋼制成。2.鉑熱電阻式中：Rt—溫度為t時的阻值；R0—溫度為0度時的阻值；A－分度系數(shù)，取3.940×10-3/℃；B－分度系數(shù)，取-5.84×10-7/℃2；C－分度系數(shù)，取-4.22×10-12/℃4。鉑熱電阻的溫度特性：在－200~0℃范圍內(nèi)，鉑的電阻值與溫度的關(guān)系可用下式表示在0~850℃范圍內(nèi)2.鉑熱電阻熱電阻在溫度t時的電阻值與R0有關(guān)。目前我國規(guī)定工業(yè)用鉑熱電阻有R0=50Ω和R0=100Ω兩種，它們的分度號分別為Pt50和Pt100，其中以Pt100為常用。鉑熱電阻不同分度號亦有相應(yīng)分度表，即Rt－t的關(guān)系表，這樣在實際測量中，只要測得熱電阻的阻值Rt，便可從分度表上查出對應(yīng)的溫度值。PT100具有正溫度系數(shù)，通常用白金線繞制完成后，會放入保護(hù)管中，保護(hù)管可用玻璃，不銹鋼等材料制成，為了配合不同的測試環(huán)境，可使用不同的長度與外徑，保護(hù)管內(nèi)空隙以氧化物陶瓷及黏合劑填充。圖示為幾種常見的包裝。纏繞在云母棒的PT100封入玻璃中的PT100不銹鋼包裝保護(hù)管的剖面3.銅熱電阻由于鉑是貴重金屬材料，在測量精度要求不太高、測溫范圍不大的情況下，可以采用銅電阻來代替鉑電阻,這樣可以降低成本,同時也能達(dá)到精度要求。銅熱電阻的結(jié)構(gòu)如圖所示。在尺寸大約為∮8×40mm的塑料架上分層繞有直徑0.1mm的漆包絕緣銅絲。為防止銅絲被氧化以及提高其導(dǎo)熱性，整個元件經(jīng)過酚醛樹脂浸漬處理。與銅熱電阻線串聯(lián)的有補償線組，其材料及電阻值由銅電阻的特性來定。3.銅熱電阻銅電阻適用于較低溫度，一般在-50~﹢150℃之間，以及無水分和無腐蝕性條件下的溫度測量，其特點是測量精度高、穩(wěn)定性好。在-50~﹢150℃溫度范圍內(nèi)，銅的電阻值與溫度之間的關(guān)系為Rt=R0(1+αt)式中，Rt和R0分別為銅電阻在t℃和0℃時的電阻值，α為銅電阻的電阻溫度系數(shù)（α=4.25~4.28×10/℃）。3.銅熱電阻銅熱電阻線性好，價格便宜，但它電阻率較低，且在100℃以下易氧化，不適宜在腐蝕性介質(zhì)或高溫下工作。銅熱電組的兩種分度號為Cu50（R0=50Ω）和Cu100（R100=100Ω）。Cu50分度表如下表所示。WZB型銅熱電阻分度特性表R0=53Ω規(guī)定分度號G分度系數(shù)α=4.25×10/℃4.熱電阻的主要技術(shù)性能對比從實驗可知，金屬熱電阻的阻值Rt與溫度t之間呈非線性關(guān)系。因此必須每隔一度測出鉑熱電阻和銅熱電阻在規(guī)定的測溫范圍內(nèi)的Rt與t之間的對應(yīng)電阻值，并列成表格，這種表格稱為熱電阻分度表。不同國家、不同廠商的同型號產(chǎn)品均需符合國際電工委員會(IEC)給出的分度表。鉑熱電阻和銅熱電阻的主要技術(shù)性能對比可參見下表：（1）銦電阻銦電阻可以用于4.2K至室溫范圍內(nèi)的測溫，尤其適用于低溫區(qū)域，在1.5K~4.2K范圍內(nèi)，其靈敏度要比鉑高10倍。但其材料質(zhì)地太軟，難于加工，且復(fù)制性差。（2）碳電阻碳電阻很適合作液氦溫域的溫度計，這是因為碳電阻具有優(yōu)良的特性：低溫下靈敏度高，熱容量小，對磁場不敏感，價格便宜，操作方便。它的缺點是熱穩(wěn)定性較差。（3）鎳電阻鎳的電阻率及其溫度系數(shù)比鉑和銅大得多，故鎳電阻的靈敏度較高，且可做得很小。鎳在常溫下的化學(xué)穩(wěn)定性很高，一般用鎳電阻來測量60~180℃的溫度。鎳的缺點是提純較難其復(fù)現(xiàn)性較差，鎳電阻沒有統(tǒng)一的分度表，只能個別標(biāo)定。5.其他金屬熱電阻傳感器應(yīng)用技術(shù)項目六熱電式傳感器半導(dǎo)體熱敏電阻1.熱敏電阻的定義與特點

熱敏電阻也稱半導(dǎo)體熱敏電阻，是由一些金屬氧化物，如鈷（Co）、錳（Mn）、鎳（Ni）等的氧化物采用不同比例配方，高溫?zé)Y(jié)而成。其形狀有珠狀、片狀、桿狀、墊圈狀等。熱敏電阻的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體電阻對溫度的依賴性。這種溫度依賴性的機(jī)理是半導(dǎo)體的載流子及遷移率是隨溫度的變化而變化，當(dāng)溫度升高時，載流子數(shù)增加，電阻下降，所以呈現(xiàn)負(fù)溫度系數(shù)。同時，這種依賴性和半導(dǎo)體中摻入的雜質(zhì)成分和濃度有關(guān)，在重?fù)诫s半導(dǎo)體呈金屬的特性，即在一定溫度范圍內(nèi)呈正溫度系數(shù)。1.熱敏電阻的定義與特點半導(dǎo)體熱敏電阻的主要特點是：①靈敏度較高，其電阻溫度系數(shù)要比金屬大10～100倍以上，能檢測出10-6℃溫度變化；②結(jié)構(gòu)簡單，體積小重量輕，響應(yīng)速度快，元件尺寸可做到直徑0.2mm,能夠測量其他溫度計無法測量的空隙、腔體、內(nèi)孔及生物體內(nèi)血管的溫度；③使用方便，電阻值可在（0.1～100）kΩ之間任意選擇；④適合批量生產(chǎn)，價格便宜，機(jī)械性能好，使用壽命長。⑤工作溫度范圍寬,常溫器件適用于-55～315℃,高溫器件適用高于315℃以上(目前最高可達(dá)到2000C),低溫器件適用于-273～55℃；熱敏電阻的最大缺點是產(chǎn)品的一致性（互換性）較差，存在嚴(yán)重的非線性，所以熱敏電阻用于精度要求較高的溫度測量時必須先進(jìn)行線性化。2.熱敏電阻的分類熱敏電阻按溫度變化的典型特性分為三類：負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC），正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）和在某一特性溫度下電阻值發(fā)生突變的臨界溫度熱敏電阻(CTR)。NTC，PTC，及CTR的電阻-溫度特性曲線如圖所示。3.NTC熱敏電阻負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料，采用陶瓷工藝制造而成。這些金屬氧化物材料都具有半導(dǎo)體性質(zhì),因為在導(dǎo)電方式上完全類似鍺、硅等半導(dǎo)體材料。溫度低時，這些氧化物材料的載流子(電子和空穴)數(shù)目少，所以其電阻值較高；隨著溫度的升高，載流子數(shù)目增加，所以電阻值降低。NTC熱敏電阻器在室溫下其電阻值變化范圍在102～106Ω,溫度系數(shù)為-2%～-6.5%。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器的種類很多且形狀各異,常見的約有管狀、圓片形等,其最大特點是電阻值與溫度的變化呈反比，即電阻阻值隨溫度的升高而降低，當(dāng)溫度大幅升高時，電阻值也大幅下降。3.NTC熱敏電阻NTC的實物如圖所示，它的測量范圍一般為-10~+300℃,也可用于-200~+10℃,甚至可用于+300~+1200℃環(huán)境中作測溫用。熱敏電阻器溫度計的精度可以達(dá)到0.1℃,感溫時間可少至10s以下。它不僅適用于糧倉測溫儀,同時也可應(yīng)用于食品儲存、醫(yī)藥衛(wèi)生、科學(xué)種田、海洋、深井、高空、冰川等方面的溫度測量。

MF12型NTC熱敏電阻

玻璃封裝NTC熱敏電阻

貼片式NTC熱敏電阻3.NTC熱敏電阻NTC熱敏電阻是電子體溫計最核心的測溫元件，在疫情期間發(fā)揮了巨大作用，從疫情開始到現(xiàn)在，我國人民團(tuán)結(jié)合作，共克時艱，抗擊疫情彰顯中國擔(dān)當(dāng)。病毒沒有國界，疫情不分種族。作為聯(lián)合國事業(yè)的堅定支持者和貢獻(xiàn)者，中國與世界各國攜手發(fā)展，應(yīng)對全球挑戰(zhàn)，推動構(gòu)建人類命運共同體。中國以無可辯駁的事實，充分展現(xiàn)了負(fù)責(zé)任大國的擔(dān)當(dāng)，中國以開放合作的實際行動，與世界各國共同維護(hù)全球公共衛(wèi)生安全。抗擊疫情，中國交出了最好答卷。4.PTC熱敏電阻

正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）主要采用BATiO3系列材料，通過改變摻入的Pb，Ca，LA，Sr等雜質(zhì)來調(diào)整材料的居里點，從而調(diào)整了材料的溫度特性。該電阻器溫度升高時電阻值也隨之增大，而且阻