2.3 热电阻传感器（课件）-高一《传感器及应用》同步精品课堂（高教版—第2版）

2.3 热电阻传感器 传感器及应用 第一章 常用低压电器 1 学习目标 知识目标 熟悉和掌握热电阻传感器的应用。 能力目标 理解和运用热电阻的主要技术性能、热敏电阻型号及其主要参数等内容进行掌握。 情感目标 注重基本概念、基本原理、基本方法的阐述，并考虑中等职业教育的特点，避免了理论推导，增强了实际应用等方面的知识。 新课导入 思考：分小组制作温度传感器制作的水开音乐告知器。 新知学习 一 、热电阻 热电阻主要是利用电阻随温度变化而变化这一特性来测量温度的。目前广泛应用的热电阻材料是铂和铜，它们的电阻温度系数在(3～6)×10°℃“范围内。作为测温用的热电阻材料， 希望具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。铂的性能 最稳定，采用特殊的结构可制成标准铂电阻温度计，它的适用范围为-200～960℃。铜电阻价 廉并且线性好，但温度高时易氧化，故用于温度较低的环境(-50～150℃)中。表2-3 列出 了热电阻的主要技术性能。 新知学习 一 、热电阻 由理论计算可知，热电阻的阻值R, 不仅与温度t有关，还与温度在0℃时的热电阻值R₀ 有关。即在同样的温度下， R₀ 取值不同，R, 也不相同。目前国内统一设计的工业用铂电阻的 R₀ 值有10Ω、100Ω等几种，将R, 与 t 相应关系列成表格，称为铂电阻分度表，分度号分别 用 P10、Pt100 表示；铜电阻R。值为50Ω、100Ω两种，分度号分别用Cu50、Cu100 表示 新知学习 热电阻的主要技术性能矩传感器 一 、热电阻 材料 铂 (WZP) 铜 (WZC) 使用温度范围/℃ -200～+960 -50～+150 电阻率/(Q·m×10-6 0.0981～0.106 0.017 0～100℃间电阻温度系数平均值/℃- 0.00392～0.00398 0.00425～0.00428 化学稳定性 在氧化性介质中较稳定，不能在还原性介质中使用，尤其在高温情况下 超过100℃易氧化 特性 特性近于线性，性能稳定，精度高 线性较好，价格低廉 应用 可作标准测温装置 适于测量低温、无水分、无侵蚀性介质的温度 新知学习 二 、热敏电阻 热敏电阻是近年来出现的一种新型半导体测温元件。 一般按温度系数可分为负温度系数热 敏电阻 (NTC)、 正温度系数热敏电阻 (PTC) 和临界温度系数热敏电阻 (CTR)。 这三类热敏 电阻的电阻率p 与温度t的变化曲线如图所示。从图中可以看出，这些曲线都呈非线性。 新知学习 二 、热敏电阻 NTC 热敏电阻生产最早，最成熟，使用范围广。最常见的是由金属氧化物组成的，如锰、 钴、铁、镍、铜等中的两三种氧化物混合烧结而成。PTC 热敏电阻最常用的是在钛酸陶瓷中加 入施主杂质，以增大电阻温度系数。CTR 热敏电阻是一种具有开关特性的负温度系数热敏电 阻，当外界温度达到阻值急剧转变温度时，引起半导体与金属之间的相变，利用这种特性可制 成热保护开关。 新知学习 二 、热敏电阻 热敏电阻除按温度系数区分外，还有以下三种分类方法：按结构形式可分为体型、薄膜 型、厚膜型三种；按工作方式可分为直热式、旁热式、延迟电路三种；按工作温度区可分为常 温区(-60℃~200℃)、高温区(>200℃)、低温区热敏电阻。热敏电阻可根据使用要求封 装加工成各种形状，如珠状、片状、杆状、锥状、针状等的探头，如图所示。 新知学习 几种常用的热敏电阻型号及其主要参数 二 、热敏电阻 型号 主要用途 主要电参数 电阻体形状及形式 25℃标称阻值/kΩ 额定功率/W 时间常数/s MF-11 温度补偿 0.01～15 0.5 ≤6 片状、直热 MF-13 测温、控温 0.82～300 0.25 ≤85 杆状、直热 MF-16 温度补偿 10～1000 0.5 ≤115 杆状、直热 RRC₂ 测温、控温 6.8～1000 0.4 ≤20 杆状、直热 RRC,B 测温、控温 3～100 0.03 ≤0.5 珠状、直热 RRW₂ 稳定振幅 6.8～500 0.03 ≤0.5 珠状、直热 新知学习 1. 金属热电阻传感器 三、热电阻传感器的应用 工业上广泛应用金属热电阻传感器进行温度测量，用电桥作为测量电路。在进行测量时，总要采用连接导线，但由于金属电阻本身阻值很小，所 以引线电阻及其变化就不能忽略。为了消除或减少引线 电阻的影响，通常采用三线制连接法，如图所示。 新知学习 1. 金属热电阻传感器 三、热电阻传感器的应用 热电阻传感器还可测量流量。例如热导式流量计就是根据发热元件耗散热量与流速的关系 来实现流量测量的。 一般是将置于流体中很细的金属丝通过电流加热，由于流体流动将迫使热丝冷却，并且被冷却的程度