传感器与检测技术第九讲

第六节 热敏传感器热电阻式传感器/其它 热电阻式传感器热电阻（铂电阻、铜电阻）热敏电阻热电阻式传感器的应用 热电阻式传感器热电阻：是利用导体的电阻率随温度而变化这一物理现象来测量温度。热电阻的材料应具有以下特性：电阻值与温度变化具有良好的线性关系。电阻温度系数大，便于精确测量。电阻率高，热容量小，反应速度快。在测温范围内具有稳定的物理性质和化学性质， 材料质量纯，容易加工复制，价格便宜。最常用材料为铂、铜、镍和铁热电阻。 在低温测量中使用铟、锰及碳等材料制成的热电阻。 铂电阻铂易于提纯，物理化学性质稳定，电阻率较大，能耐较高的湿度，一般用作复现温标的基准器。铂电阻的电阻值与温度之间的关系为： CttCBtAtRR CBtAtRR tt 0220 020 0200_)100(1 6500_)1( 铜电阻适用一些测量精度不高，测温范围较小（-501500C）的情况。)1(0 tRR t 镍电阻测温范围（ -1003000C）优点：温度系数大，电阻率较大缺点：非线性严重，材料提纯较困难，稳定性差，容易氧化 低温领域的热电阻材料铟电阻：锰电阻：碳电阻：测温范围（ -269-2580C）测温范围（ -271-2100C）测温范围（ -273-268.50C） 热电阻的结构：铠装热电阻结构示意图 厚膜铂电阻的结构图 热敏电阻热敏电阻概述热敏电阻的结构热敏电阻的缺点 热敏电阻利用半导体制成的敏感元件，其特点是电阻率随温度而显著变化。其电阻温度系数大，灵敏度高；热惯性小，反应速度快；体积小，结构简单；使用方便，寿命长，易于实现远距离测量等特点。机理：当热敏材料周围有热辐射时，它就会吸收辐射热，产生温度升高，引起材料的阻值发生变化。 热敏电阻的特点：其热电特性非线性； 稳定性差；其互换性差，同一型号的产品特性参数有较大的差别。v热敏电阻温度系数大，灵敏度高；v结构简单，体积小，可以测量点温度；v电阻率高，热惯性小，因此温度响应速度快，适合于动态测量；v测量线路简单，有些不用放大器就可输出几伏电压；v对外界干扰抵抗力强。缺点： 热电阻的结构和符号：a)结构b)符号 热敏电阻的结构：根据电阻值的温度特性，热敏电阻有正温度系数、负温度系数和临界热敏电阻等几种类型，其结构分为柱状、片状、珠状和薄膜状等形式。 热敏电阻的阻值与温度之间的关系为：其特性曲线如图所示（半导体热敏电阻）：e OTTBT RR )11(0 热电阻测温电路最常用的热电阻测温电路电桥电路 为了消除导线连接带来的测量误差： 新型温度传感集成温度传感器集成温度传感器 温度传感器偏置电路放大电路温度补偿线性化电路集成集成温度传感器类型电流输出型电压输出型数字输出型 集成温度传感器AD590美国AD公司生产的电流输出型集成温度传感器分 挡参 数I J K L M工作电压+4+30V25电流输出298.2A温度系数1A/K25可校正误差105.02.51.00.5非线性误差3.0 1.50.80.40.3长期漂移0.1输出阻抗10M+4+5V 0.5A/V+5+15V 0.2A/V+15+30V 0.1A/V最大正向电源+44V最大反向电源-20VAD590主 要 电 气 参 数 表 AD590应用： 热电阻式传感器的应用使用热电阻或热敏电阻进行测量的方法热电阻式流量计液面位置传感器热敏电阻用于热保护 使用热电阻或热敏电阻进行测量的方法：一种形式是将热敏元件与被物体相接触，它们之间经过热交换后达到热平衡时，热敏元件的电阻值即反应了被测物体的温度值，另一种形式是将流过恒定电流的热敏元件置于被测气体液体等介质中，介质中的某些参数将影响热敏元件与介质之间的热交换和热平衡，利用这一原理达到测量介质的某些参数。 热电阻式流量计 液面位置传感器液面水平指示传感器 热敏电阻用于热保护