2.2热电阻温度传感器（课件）-《传感器检测技术》同步教学（电子工业版）

课题一 温度传感器 课题二 电阻式温度传感器 课题三 热电偶式温度传感器 2024/1/4 1 模块二 温度的测量 模块二 温度的测量 温度是一个最基本的物理量，温度传感器是开发最早，应用最广的一类传感器。温度传感器广泛应用于日常生活与工业生产的温度控制中，如大家熟知的饮水机、冰箱、冷柜、空调、微波炉等制冷、制热产品都需要进行温度测量进而实现温度控制；汽车发动机、油箱、水箱的温度控制，化纤厂、化肥厂、炼油厂生产过程的温度控制，冶炼厂、发电厂锅炉温度的控制等也需要温度传感器提供控制依据。 2024/1/4 2 课题二 热电阻温度传感器 ◆ 知识点 ¤　了解金属热电阻温度传感器结构和工作原理； ¤　金属热电阻温度传感器常用测量电路； ◆技能点 　 ¤　掌握温度传感器选用方法，能够合理选用 ¤　掌握热电阻温度传感器的使用及测量方法 [任务导入] 图2-2-1 气化炉 图2-2-1所示为炼油、化工行业常用的气化炉。它是以煤为原料的巨大的压力容器，炉内正常温度在1300℃左右，甚至高达1500℃以上。炉内所衬炉砖在高温时会熔蚀，受热气体和融渣的冲刷，耐火砖不断变薄。炉内耐火砖的减薄甚至脱落，使炽热气体通过砖缝侵入到气化炉炉壁，使其表面温度升高，气化炉金属外壳强度降低，造成设备不安全。因此要对气化炉炉壁温度进行监控。 总体部要求设计员小张设计一个温度报警系统，检测气化炉表面温度，如果温度过高给予报警，以便及时确定更换耐火砖的时间。图中所示气化炉的耐压压力为6.5MPa(G) ，炉表面温度在400～450℃之间，正常值为425℃左右。 [任务分析] 分析以上应用要求，温度报警系统的核心是温度传感器，测温范围在400～450℃之间，上一节的热敏电阻温度测量在这里不能满足要求，一般可以选择金属热电阻温度传感器为测温元件，组成温度报警系统。热电阻温度传感器是如何测量温度？温度报警系统如何构成？ [相关知识] 电阻式温度传感器就是以一定方式将温度变化这一物理量转化为敏感元件的电阻变化，进而通过电路变成电压或电流信号输出。它结构简单，性能稳定，成本低廉，在许多行业得到了广泛应用。若按其制造材料来分，有金属热电阻（铂、铜、镍）和半导体热电阻（热敏电阻）。 一、金属热电阻        金属热电阻的阻值随温度的增加而增加，且与温度变化成一定的函数，通过检测 金属热电阻阻值的变化量，即可测出相应温度。常用的金属热电阻主要有：铂电阻和铜电阻。铂电阻用铂丝绕在云母片制成的片形支架上，绕组的两面用云母片夹住绝缘，外形有片状、圆柱状，如图2-2-2所示。 图2-2-2 铂电阻 铜电阻由铜漆包线绕在圆形骨架上。为了使热电阻能得到较长的使用寿命，一般铜电阻外加有金属保护套管，如图2-2-3所示。 图2-2-3 铜电阻 金属热电阻可直接加绝缘套管贴在被测物体表面进行温度测量，也可以外加金属防护套插入各种介质环境进行温度测量，如图2-2-4所示。 图2-2-4带金属防护套热电阻温度传感器 金属热电阻是中低温区最常用的一种测温敏感元件。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的测温仪。  1.铂电阻 铂易于提纯，物理化学性质稳定，电阻率较大，能耐较高的温度，是制造标准热电阻和工业用热电阻的最好材料。但铂是贵重金属，价格较高。 目前我国全面实施“1990国际温标”。按照ITS-1990标准，国内统一设计的最常用的工业用铂电阻为Pt100和Pt1000，即在0℃时铂电阻阻值R0值为100Ω和1000Ω。铂电阻的电阻值与温度之间的关系可以查热电阻分度表：Pt100或Pt1000（热电阻分度表即电阻值与温度的对应关系表，见附表），也可用下式表示： 在-200℃～0℃的范围内 Rt=R0[1+At+Bt2+C(t-100)t3] 在0℃～850℃的范围内 Rt=R0(1+At+Bt2) 式中，Rt为温度为t℃时的电阻值； R0为温度为0℃时的电阻值；A、B、C为常数。 在精度要求不高的场合，可以忽略式中的高次项，近似认为Rt与t成正比例关系，即可以近似记作：每度变化0.385%。例如Pt100在0℃时R0=100Ω，每度变化0.385Ω，温度为