2.2热电阻传感器测量温度（课件）-《传感器检测技术》同步教学（电子工业版）

学 习 目 标 技能目标 能熟练使用热电偶传感器进行温度测量 能熟练使用热电阻传感器进行温度测量 知识目标 掌握热电偶的工作原理、常用的两个基本定律 熟悉工业热电偶的种类和几种常用热电偶的特性 掌握热电偶温度补偿原理及常用补偿方法 掌握常用铂、铜热电阻的特性和热电阻传感器的三线制接法 熟悉半导体热敏电阻的特性及典型应用 了解红外传感器测温知识 项目2 温度测量 热电偶传感器 任务2 热电阻传感器测量温度 热电阻温度传感器也是一种应用非常广泛的热电式传感器。利用导体或半导体的电阻值随温度的变化而变化的特性来测量温度的感温元件叫热电阻。 它可用于测量 200～500℃范围内的温度。目前热电阻的应用范围已扩展到1～5K的超低温领域，同时在1 000～1 200℃温度范围内也有足够好的特性。 知识链接 薄片热电阻 Pt100铂热电阻 Pt100铂热电阻 大多数金属导体的电阻都具有随温度变化的特性。其特性方程式如下 Rt=R0[1+(t  t0)] （2.7） 式中，Rt、R0分别为热电阻在t℃和0℃时的电阻值，为热电阻的电阻温度系数（1/℃）。 对于绝大多数金属导体，并不是一个常数，而是温度的函数。但在一定的温度范围内，可近似地看做一个常数。不同的金属导体，保持常数所对应的温度范围不同。 2.2.1 金属热电阻 选做感温元件的材料应满足如下要求： ① 材料的电阻温度系数要大。越大，热电阻的灵敏度越高；纯金属的比合金的高，所以一般均采用纯金属做热电阻元件。 ② 在测温范围内，材料的物理、化学性质应稳定。 ③ 在测温范围内，保持常数，便于实现温度表的线性刻度特性。 ④ 具有比较大的电阻率，以利于减小热电阻的体积，减小热惯性。 ⑤ 特性复现性好，容易复制。 比较适合以上要求的材料有铂、铜、铁和镍。 1．铂热电阻 铂的物理、化学性能非常稳定，是目前制造热电阻的最好材料。铂电阻主要作为标准电阻温度计，广泛应用于温度的基准、标准的传递。它的长时间稳定的复现性可达104K，是目前测温复现性最好的一种温度计。 铂丝的电阻值与温度之间的关系： 在0～630.755℃范围内时 Rt=R0(1+At+Bt2) 在 190～0℃范围内时 Rt=R0[1+At+Bt2+C(t  100)t3] 铂电阻分度号：Pt100、Pt10 1．铂热电阻 铂的物理、化学性能非常稳定，是目前制造热电阻的最好材料。铂电阻主要作为标准电阻温度计，广泛应用于温度的基准、标准的传递。它的长时间稳定的复现性可达104K，是目前测温复现性最好的一种温度计。 1—保护套管；2—测温元件； 3—紧固螺栓；4—接线盒； 5—引出线密封套管 图2.10 热电阻外形 （a）截面图 （b）结构图 1—银引出线； 2—铂丝； 3—锯齿形云母骨架； 4—保护用云母片； 5—银绑带； 6—铂电阻横断面； 7—保护套管； 8—石英骨架 图2.8 铂热电阻的构造 铂电阻一般由直径为0.05～0.07 mm的铂丝绕在片形云母骨架上，铂丝的引线采用银线，引线用双孔瓷绝缘套管绝缘。 2．铜电阻 当测量精度要求不高，温度范围在 50～150℃的场合，普遍采用铜电阻。铜电阻阻值与温度呈线性关系，可用下式表示 Rt=R0(1+t) 铜热电阻体的结构由直径约为0.1 mm的绝缘电阻丝双绕在圆柱形塑料支架上。为了防止铜丝松散，整个元件经过酚醛树脂（环氧树脂）的浸渍处理，以提高其导热性能和机械固紧性能。铜丝绕组的线端与镀银铜丝制成的引出线焊牢，并穿以绝缘套管或直接用绝缘导线与之焊接。 铜电阻分度号：Cu50、Cu100 l—线圈骨架；2—铜热电阻丝；3—补偿组；4—铜引出线 图2.9 铜热电阻体 3．其他热电阻 （1）铟电阻 它是一种高精度低温热电阻。铟的熔点约为150℃，在4.2～15K温度域内其灵敏度比铂的高10倍，故可用于不能使用铂的低温范围。其缺点是材料很软，复制性很差。 （2）锰电阻 在2～