1、6.1 熱電偶溫度傳感器 6.2 電阻式溫度傳感器,第六章 熱電式傳感器,熱電式傳感器：將溫度變化轉(zhuǎn)換成電參量變化的裝置。,熱電式傳感器,熱電阻：金屬式,熱敏電阻：半導體式,熱處理溫控系統(tǒng),6.1 熱電偶溫度傳感器,熱電偶測溫系統(tǒng)組成 如圖6-1所示。,（1）熱電極：組成熱電偶的兩根導體或半導體。 （2）熱端：直接置于被測溫場中的一端稱為熱端，又稱測量端、工作端。,圖61 熱電偶測溫系統(tǒng)示意圖,（3）冷端：與導線連接的一端稱為冷端，又稱參考端、自由端。,特點：性能穩(wěn)定、結構簡單、使用方便、測溫范圍廣（-2701800 ）、準確度較高、信號可以遠傳等。, 一、 熱電偶測溫原理 、熱電效應 兩種不

2、同材料的導體（或半導體）組成一個閉合回路(如圖-所示)，當兩接點溫度T和T0不同時，則在該回路中就會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應, 該電動勢稱為熱電勢。,圖熱電偶回路,熱電效應,兩種不同的金屬A和B構成閉合回路 當兩個接觸端 T T0時，回路中會產(chǎn)生熱電勢。,熱電效應,兩種不同的金屬A和B構成閉合回路 當兩個接觸端 T T0時，回路中會產(chǎn)生熱電勢,、熱電動勢的形成 （）接觸電勢：接觸電勢是由于兩種不同導體的自由電子密度不同（設）而在接觸處形成的電動勢。兩種導體接觸時，自由電子由密度大的導體向密度小的導體擴散，在接觸處形成靜電場，又阻礙擴散運動，最后達到動平衡時，在接觸面的兩側就形成穩(wěn)定的接

3、觸電勢。兩接點的接觸電勢AB(T)和AB（T0）可表示為,(-),(-),式中： K波爾茲曼常數(shù)；(1.3810-23J/K) e單位電荷電量； (1.60210-19C) NA（T）、NB（T）和NA（T0）、NB（T0）溫度分別為T和T0時，A、B兩種材料的電子密度。,可見，接觸電勢的大小取決于兩種不同導體的電子密度和接觸點的溫度。,（）溫差電勢 溫差電勢是同一導體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種電動勢。同一導體的兩端溫度不同（設）時，高溫端的電子能量要比低溫端的電子能量大，因而從高溫端跑到低溫端的電子數(shù)比從低溫端跑到高溫端的要多，結果高溫端因失去電子而帶正電，低溫端因獲得多余的電子而帶負電

4、，因此，在導體兩端便形成溫差電勢。,溫差電勢其大小由下面公式給出：,(-),式中, NAt和NBt分別為A導體和B導體的電子 密度，是溫度的函數(shù)。,可見，溫差電勢的大小只與導體材料（電子密度）和兩端溫度有關。,（）熱電偶回路中產(chǎn)生的總熱電勢 在圖-所示的熱電偶回路中產(chǎn)生的總熱電勢為,AB(T, T0)=AB(T)+B(T,T0)-AB(T0)-A(T,T0),圖 熱電偶回路總熱電勢,在總熱電勢中，溫差電勢比接觸電勢小很多，可忽略不計， 則熱電偶的熱電勢可表示為,對于已選定的熱電偶，當參考端溫度T0恒定時，AB(T0)=c為常數(shù)，則總的熱電動勢就只與溫度T成單值函數(shù)關系，即,這一關系式在實際測量

5、中是很有用的，即只要測出EAB（T， T0）的大小，就能得到被測溫度T，這就是利用熱電偶測溫的原理。,AB(T, T0)=AB(T)+B(T,T0)-AB(T0)-A(T,T0),（1） 熱電偶回路熱電動勢的大小只與組成熱電偶的材料和端點的溫度有關；與熱電偶的尺寸、形狀無關。,結論,（2）熱電偶的兩個熱電極必須使用不同的材料，相同材料不會產(chǎn)生熱電動勢。,（3）只有當熱電偶兩端溫度不同時，不同材料組成的熱電偶才能產(chǎn)生熱電動勢；當熱電偶兩端溫度相同時，不同材料組成的熱電偶也不產(chǎn)生熱電動勢。,實際應用中, 熱電勢與溫度之間關系是通過熱電偶分度表來確定的。分度表是在參考端溫度為0時, 通過實驗建立起來

6、的熱電勢與工作端溫度之間的數(shù)值對應關系。用熱電偶測溫, 還要掌握熱電偶基本定律。 3、 熱電偶基本定律 （1 ）中間導體定律 內(nèi)容 在熱電偶回路中, 接入 第三種材料的導體, 只要 中間導體兩端溫度相同, 該導體的接入就不會影響熱電偶回路的總熱電動勢。,證明 接入第三種導體回路等效原理如圖 所示。 由于溫差電勢可忽略不計, 則回路中的總熱 電勢等于各接點的接觸電勢之和。 即 EABC(T,T0)=EAB(T)+EBC(T0)+ECA(T0) 當T= T0 時, 有 BC(T0)+ECA(T0)= - E(T0) 得 (T, T0)=EAB(T)-EAB(T0)=EAB(T, T0) 同理, 加

7、入第四、第五種導體后, 只要加入的導體兩端溫度相等, 同樣不影響回路中的總熱電勢。 ,應用 中間導體定律使得熱電勢測量成為可能。因熱電勢測量必須接入導線和儀表，相當于接入第三種導體，只要保持第三種導體兩端溫度相同就不影響總電動勢。 實際應用中可方便地在熱電偶回路中直接接入各種顯示儀表和放大電路，也可將熱電偶兩端不焊接而直接插入液態(tài)金屬中或直接焊在金屬表面上進行溫度測量。,（2）中間溫度定律 內(nèi)容 熱電偶回路兩接點溫度為T、T0間 的熱電勢，等于熱電偶在接點溫度為 T、Tn和Tn、T0時的熱電勢的代數(shù)和。,即,證明,即,應用 中間溫度定律為熱電偶補償導線的使用和冷端溫度計算修正提供了理論依據(jù)。

8、熱電偶分度表按冷端溫度為0時分度，若在實際熱電偶測溫回路中,冷端溫度不為0，則可視實際冷端溫度T0為中間溫度Tn，則滿足 ,二、熱電偶種類與結構 理論上講, 任何兩種不同材料的導體都可以組成熱電偶, 但為了準確可靠地測量溫度, 對組成熱電偶的材料必須經(jīng)過嚴格的選擇。工程上用于熱電偶的材料應滿足以下條件: 熱電勢變化盡量大, 熱電勢與溫度關系盡量接近線性關系, 物理、化學性能穩(wěn)定, 易加工, 復現(xiàn)性好, 便于成批生產(chǎn), 有良好的互換性。 （一）標準熱電偶 目前在國際上被公認比較好的熱電材料只有幾種。國際電工委員會（IEC）向世界各國推薦S、B、K、E、J、T、R共8種標準化熱電偶, 所謂標準化熱

9、電偶, 它已列入工業(yè)標準化文件中, 具有統(tǒng)一的分度號（名稱用專用的字母表示）和分度表。 我國從1988年開始采用IEC標準生產(chǎn)熱電偶。熱電偶名稱由熱電極材料命名，正極寫在前面，負極寫在后面。表6-1 為我國采用的幾種熱電偶的主要性能和特點。,表6-1 熱電偶特性表,鉑銠30表示該合金含70%的 鉑及30% 的銠，以下類推。 括號內(nèi)為我國舊的分度號。,表6-6 銅-康銅熱電偶（分度號T）分度表,冷端溫度0,（二）非標準化熱電偶 非標準化熱電偶在生產(chǎn)工藝上還不夠成熟，在應用范圍和數(shù)量上均不如標準化熱電偶。沒有統(tǒng)一的分度表，也沒有與其配套的顯示儀表。能滿足一些特殊條件下測溫的需要，如超高溫、極低溫、

10、高真空或核輻射環(huán)境。 非標準化熱電偶由鉑銠系、銥銠系、鎢錸系及金鐵熱電偶、雙鉑鉬等熱電偶。,1、 銥和銥合金熱電偶： 如銥50銠銥10釕、銥銠40-銥、銥銠60-銥熱電偶。它能在氧化環(huán)境中測量高達2100的高溫，且熱電動勢與溫度關系線性好。,2、鎢錸熱電偶： 60年代發(fā)展起來的，是目前一種較好的高溫熱電偶，可使用在真空惰性氣體介質(zhì)或氫氣介質(zhì)中，但高溫抗氧能力差。 國產(chǎn)鎢錸3-鎢錸25、鎢錸-鎢錸20熱電偶使用溫度范圍在3002000，分度精度為1。主要用于鋼水連續(xù)測溫、反應堆測溫等場合。,3、金鐵鎳鉻熱電偶：主要用在低溫測量，可在2273K范圍內(nèi)使用，靈敏度約為10V。,4、鈀鉑銥15熱電偶：

11、 是一種高輸出性能的熱電偶，在1398時的熱電勢為47.255mV，比鉑銠10鉑熱電偶在同樣溫度下的熱電勢高出3倍，因而可配用靈敏度較低的指示儀表，常應用于航空工業(yè)。,（三） 熱電偶的結構形式 為了適應不同生產(chǎn)對象的測溫要求和條件，熱電偶的結構形式有普通型熱電偶、鎧裝型熱電偶和薄膜熱電偶等。 1、普通型熱電偶 普通型結構熱電偶工業(yè)上使用最多，它一般由熱電極、絕緣套管、保護管和接線盒組成，其結構如圖6-9 所示。感溫元件結構如圖6-8所示。普通型熱電偶按其安裝時的連接形式可分為固定螺紋連接、固定法蘭連接、活動法蘭連接、無固定裝置等多種形式。,圖6-9 普通型熱電偶結構,圖6-8 熱電偶的感溫元件

12、,接線盒,引出線套管,不銹鋼保護管,固定螺紋,熱電偶工作端（熱端）,普通熱電偶的結構,無固定裝置熱電偶,固定螺紋式熱電偶,活動法蘭式熱電偶,固定法蘭式熱電偶,固定螺紋錐形熱電偶,直形管接頭式熱電偶,2、鎧裝型熱電偶 鎧裝熱電偶又稱套管熱電偶（鎧纜熱電偶）。它是由熱電偶絲、絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)拉伸加工而成的堅實組合體，如圖15-12所示。它可以做得很細很長，使用中隨需要能任意彎曲。 鎧裝熱電偶的主要優(yōu)點是測溫端熱容量小，動態(tài)響應快，機械強度高，撓性好，可安裝在結構復雜的裝置上，因此被廣泛用在許多工業(yè)部門中。,鎧裝型熱電偶,鎧裝型熱電偶可長達上百米,鎧裝型熱電偶外形,防水式鎧裝熱電偶,圓接插式

13、鎧裝熱電偶,扁接插式鎧裝熱電偶,手柄式鎧裝熱電偶,補償導線式鎧裝熱電偶,江蘇金科 儀表有限公司,防噴式鎧裝熱電偶,3、薄膜熱電偶 薄膜熱電偶是由兩種薄膜熱電極材料用真空蒸鍍、化學涂層等辦法蒸鍍到絕緣基板上而制成的一種特殊熱電偶， 如圖所示。,薄膜熱電偶的熱接點可以做得很?。杀〉?.010.1m），具有熱容量小、反應速度快等特點， 熱響應時間達到微秒級，適用于微小面積上的表面溫度以及快速變化的動態(tài)溫度測量。由于使用溫度受膠粘劑和襯墊材料限制，目前只能用于-200300 范圍。 4、表面熱電偶 主要用于測量金屬塊、爐壁、渦輪葉片、軋輥等固體表面溫度。 5、浸入式熱電偶 主要用于測量鋼水、銅水、鋁

14、水及熔融合金的溫度。,三、 熱電偶冷端溫度的補償方法 冷端溫度補償修正的原因： 當熱電偶材料選定以后，熱電動勢只與熱端和冷端溫度有關。因此只有當冷端溫度恒定時，熱電偶的熱電勢和熱端溫度才有單值的函數(shù)關系。此外熱電偶的分度表是以冷端溫度0作為基準進行分度的，而在實際使用過程中，冷端因靠近被測對象，受到周圍環(huán)境溫度的影響，其溫度不是恒定的，冷端溫度往往也不為0，所以必須對冷端溫度進行處理，消除冷端溫度的影響。,熱端溫度為t時，分度表所對應的熱電勢EAB(t, 0)與熱電偶實際產(chǎn)生的熱電勢EAB(t,t0)之間的關系可根據(jù)中間溫度定律得到下式：,EAB(t,0)= EAB(t,t0)+EB(t0，0

15、),由此可見，EAB(t0，0)是冷端溫度t0的函數(shù)，因此需要對熱電偶冷端溫度進行處理。,（一） 熱電偶補償導線 在實際測溫時，需要把熱電偶輸出的電勢信號傳輸?shù)竭h離現(xiàn)場數(shù)十米遠的控制室里的顯示儀表或控制儀表，這樣, 冷端溫度t0比較穩(wěn)定。熱電偶一般做得較短， 一般為3502000mm，需要用導線將熱電偶的冷端延伸出來。 工程中采用一種補償導線，它是由兩種不同性質(zhì)的廉價金屬導線制成，而且在一定溫度范圍（ 0100）內(nèi)，與所配接的熱電偶具有相同的熱電特性的特殊導線。,表6-2 常用熱電偶補償導線,延伸型（X）補償導線：選用的金屬材料與熱電極材料相同； 補償型（C）補償導線：選用的金屬材料與熱電極材

16、料不同；,使用補償導線時，要注意補償導線型號與熱電偶型號匹配、正負極與熱電偶正負極對應連接、補償導線所處溫度不超過使用溫度范圍。,A,B,屏蔽層,保護層,補償導線外形,熱電偶用補償導線的作用是用來延伸熱電偶的冷端，與測溫儀連接構成測溫系統(tǒng)。本產(chǎn)品等效采用IEC584-3熱電偶第三部分補償導線國際標準。產(chǎn)品技術優(yōu)于GB4989-94熱電偶用補償導線國家標準，耐熱補償導線絕緣層和護層選用進口優(yōu)質(zhì)氟塑料，并采用了整體連續(xù)擠出新工藝,使該產(chǎn)品具有優(yōu)良的防水、耐酸、堿、耐化學試劑、耐磨、耐油、耐老化和不燃之性能，可浸入油水中長期使用，使用溫度在-60205，屬于當代國際先進水平。,沈陽瑞華特種電纜廠,（

17、二） 冷端溫度校正法 采用補償導線可使熱電偶的冷端延伸到溫度比較穩(wěn)定的地方，但只要冷端溫度t0不等于0，需要對熱電偶回路的測量電勢值EAB（t，t0）加以修正。 1、計算修正法 當工作端溫度為t時，分度表所對應的熱電勢EAB(t,0)與熱電偶實際產(chǎn)生的熱電勢EAB(t,t0)之間的關系可根據(jù)中間溫度定律得到下式：,由此可見，測量電勢值EAB(t, t0)的修正值為EAB(t0, 0)。EAB(t0，0)是參考端溫度t0的函數(shù)，經(jīng)修正后的熱電勢為EAB（t，0）， 可由分度表中查出被測實際溫度值t。 ,熱電偶分度表的查表使用方法 內(nèi)插法 由,可得,【已知E(t,0)求t】,【已知t求E(t,0)

18、】,【例 】 用鎳鉻-鎳硅熱電偶測量加熱爐溫度。已知冷端溫度t0=30，測得熱電勢EAB（t，t0）為33.29mV, 求加熱爐溫度。 解：查鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表得EAB（30，0）=1.203 mV。 由中間溫度定律可得,EAB（t，0）= EAB(t,t0)+EAB(t0,0)=33.29+1.203=34.493mV,由鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表得 t=829.5。,由分度表查得 E (20,0 ) = 0.113 mv 則 E (t, 0) = E (t, t0)+E (t0, 0) = 7.32 + 0.113 = 7.434 mv 再查分度表得其對應的被測溫度 t = 808,練習,

19、用S型熱電偶測溫，熱電偶的冷端溫度t0=20，測得熱電勢為7.32 mv，求被測對象的實際溫度t 。,解,2、溫度顯示儀表機械零位調(diào)整法 當熱電偶通過補償導線接至顯示儀表時，若冷端溫度已知且恒定（不為0 ）時，可在未接入熱電偶之前，預先將有零位調(diào)整器的顯示儀表的指針從刻度的初始值（ 0 ）調(diào)至已知的冷端溫度值上，由于此時外部輸入電勢為零，調(diào)整機械零位相當于預先給儀表輸入一個電勢E(t0,0)。當接入熱電偶后，輸入熱電勢E(t,t0)與預置電勢E(t0,0)疊加，使回路總電勢正好為E(t,0)此后儀表的指示值即為熱端溫度t。,指針被預調(diào)到室溫（40 C ）， 可補償冷端溫度,答： 不對。 因為熱

20、電勢與溫度為非線性，在此認為： E（430，30）E（400，0）是錯誤的。 正確做法： 應將顯示表得機械零位從0 調(diào)至30 后再接入熱電偶后的讀數(shù)即為實際溫度值。,【例】現(xiàn)用一支E型熱電偶測溫，其冷端溫度為30 ，動圈顯示儀表（機械零位在0 ）指示值為400 ，則認為熱端實際溫度為430 ，對不對？為什么？正確的測溫方法應如何做？,3、 冷端恒溫法 （1）0恒溫法：在實驗室及精密測量中，通常把冷端放入0恒溫器或裝滿冰水混合物的容器中，以便冷端溫度保持0，這種方法又稱冰浴法。這是實驗室常用的補償方法，但工業(yè)中使用極為不便。,（2）其它恒溫法：把熱電偶冷端放入各種恒溫器內(nèi)，使其溫度保持恒定。如盛

21、有變壓器油的容器、電加熱恒溫器等，這類恒溫器的溫度不是0，所以最后還需對熱電偶進行冷端溫度修正。,4、 冷端溫度自動補償法 （1）補償電橋法：利用不平衡電橋產(chǎn)生的不平衡電壓作為補償信號，來自動補償熱電偶測量過程中因冷端溫度不為0或變化而引起熱電勢的變化值。,補償器（補償電橋）的應用如圖所示，它由三個電阻溫度系數(shù)較小的錳銅絲繞制的電阻R1、R2、R3及電阻溫度系數(shù)較大的銅絲繞制的 熱電阻Rcu 和穩(wěn)壓電源 組成，RS是 限流分壓電 阻，阻值因 配用的熱電 偶不同而不同。,補償電橋與熱電偶冷端處在同一環(huán)境溫度，當冷端溫度變化引起的熱電勢EAB(t,t0)變化時，由于Rcu的阻值隨冷端溫度變化而變化

22、，適當 選擇橋臂電阻和 橋路電流， 就 可以使電橋產(chǎn) 生的不平衡電壓 Uab補償由于冷 端溫度t0變化引 起的熱電勢變化 量，從而達到自 動補償?shù)哪康摹?EAB=E(t,20)=E(t,t0)+E(t0,20)=Ex+ Uab,XTWBC 熱 電 偶 冷 端 補 償 器,上海希爾特機電儀表有限公司,注：熱電偶的溫度特性為非線性，而銅熱電阻的溫度特性為線性，因此這種補償方法是近似的；因冷端溫度變化范圍一般不大，所以該方法常被采用。 （2）熱電偶補償法：在熱電偶的冷端反向串接一支同型號的補償熱電偶，補償熱電偶的熱端放入0恒溫器中。,U=EAB(t,t1)- EAB(t0, t1) = EAB(t,

23、 t1)+ EAB(t1, t0) = EAB(t, t0) 當t0=0 時， U= EAB(t,0)可達到完全補償。,熱電偶典型測溫線路(a)普通測溫線路； (b) 帶有補償器的測溫線路；(c) 具有溫度變送器的測溫線路； (d) 具有一體化溫度變送器的測溫線路,四、熱電偶測溫線路 1、單點溫度測量： 熱電偶測溫時，它可以直接與顯示儀表（如電子電位差計、數(shù)字表等）配套使用，也可與溫度變送器配套，轉(zhuǎn)換成標準電流信號，圖示為典型的熱電偶測溫線路。,2、兩點之間溫差測量 兩支同型號的熱電偶反向串聯(lián)配相同的補償導線，輸入儀表得熱電勢為兩熱電偶得熱電勢之差，差值得大小反映了兩熱電偶的熱端溫差。為了提高

24、測量精度，要保證兩熱電偶的冷端溫度相同。,Et = EAB(t1,t0)-EAB(t2,t0) = EAB(t1,0)-EAB(t0,0)- EAB(t2,0)+EAB(t0,0) = EAB(t1,0)+EAB(t2,0),3、測量多點的平均溫度 （1）串聯(lián)測量線路 幾支熱電偶串聯(lián)使用，但只能是同一分度號的熱電偶，且冷端應在同一溫度下。如圖所示。 總電動勢：E=E1 + E2+En 平均電動勢： 特點：輸出熱電勢大，靈敏度高，便于測量； 只要一支熱電偶斷路，整個測量系統(tǒng)無法工作。,(2)并聯(lián)測量線路 幾支熱電偶并聯(lián)使用，但只能是同一分度號的熱電偶，且冷端應在同一溫度下。如圖所示。 輸出電動勢

25、： 特點：其中一支熱電偶斷路，不會中斷整個測量系統(tǒng)的工作； 但某支熱電偶燒斷時不易發(fā)現(xiàn)，不能及時修正會產(chǎn)生誤差。,又因 I1+I2+I3=0,4、多點溫度測量：如用一臺顯示儀表顯示多點溫度時，可按圖連接，這樣可節(jié)約顯示儀表和補償導線。,XCZ系列指針式顯示儀表,XC系列動圈式儀表測量機構的核心部件是一個磁電式毫伏計。動圈式儀表與熱電偶配套測溫時，熱電偶、連接導線（補償導線）、調(diào)整電阻和顯示儀表組成了一個閉合回路。,1熱電偶 2補償導線 3冷端補償器 4外接調(diào)整電阻 5銅導線 6動圈 7張絲 8磁鋼（極靴） 9指針 10刻度面板,XMZ系列智能數(shù)字顯示儀表外形,6.2 電阻式溫度傳感器,原理：利

26、用導體或半導體的電阻隨溫度而變化這一物理現(xiàn)象來工作。,熱電阻：金屬,熱敏電阻：半導體,分類,測量范圍：-200960,一、熱電阻 1、原理 熱電阻傳感器是利用導體或半導體的電阻值隨溫度變化而變化的原理進行測溫的。 2、常用熱電阻及結構 用于制造熱電阻的材料應具有盡可能大和穩(wěn)定的電阻溫度系數(shù)和電阻率, R-t 關系最好成線性, 物理化學性能穩(wěn)定, 復現(xiàn)性好等。 目前最常用的熱電阻有鉑熱電阻和銅熱電阻。,一、熱電阻 1、原理 熱電阻傳感器是利用導體或半導體的電阻值隨溫度變化而變化的原理進行測溫的。 2、常用熱電阻及結構 用于制造熱電阻的材料應具有盡可能大和穩(wěn)定的電阻溫度系數(shù)和電阻率, R-t 關系

27、最好成線性, 物理化學性能穩(wěn)定, 復現(xiàn)性好等。 目前最常用的熱電阻有鉑熱電阻和銅熱電阻。,（1）鉑電阻 特點 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用。按IEC標準, 鉑熱電阻的使用溫度范圍為-200+850。 特性方程 在-2000的溫度范圍內(nèi): Rt=R0（1+At+Bt2+Ct3） 在0850的溫度范圍內(nèi): Rt = R0(1+At+Bt2),式中Rt和R0分別為t和0時鉑電阻值; A、 B和C為常數(shù)。 在ITS-90 中, 這些常數(shù)規(guī)定為: A=3.9684710-3/ B=-5.84710-7/2 C=-4.2210-12/3,從上式看出, 熱電阻在溫度t時的電

28、阻值與R0 有關。目前我國規(guī)定工業(yè)用鉑熱電阻有R0=10和R0=100兩種, 它們的分度號分別為Pt10和Pt100, 其中以Pt100為常用。鉑熱電阻不同分度號亦有相應分度表, 即Rt-t 的關系表, 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的溫度值。 Pt100的分度表見表 6 - 7 。,在-2000的溫度范圍內(nèi): Rt=R0（1+At+Bt2+Ct3） 在0850的溫度范圍內(nèi): Rt = R0(1+At+Bt2),由于它的電阻溫度關系的線性度非常好，因此在測量較小范圍內(nèi)其電阻和溫度變化的關系式如下： R=Ro(1+T) 其中=0.00392, Ro為100

29、(在0的電阻值),T為華氏溫度，因此鉑做成的電阻式溫度傳感器，又稱為PT100。,鉑熱電阻中的鉑絲純度用電阻比W100表示, 它是鉑熱電阻在100時電阻值R100與0時電阻值R0之比。 按IEC標準, 工業(yè)使用的鉑熱電阻的W1001.3850。 ,鉑電阻體的結構,(2)銅熱電阻 由于鉑是貴重金屬, 因此, 在一些測量精度要求不高且溫度較低的場合, 可采用銅熱電阻進行測溫 。 特點 銅熱電阻線性好, 價格便宜, 但它易氧化, 不適宜在腐蝕性介質(zhì)或高溫下工作，它的測量范圍為-50+150 。 特性方程 銅熱電阻在測量范圍內(nèi)其電阻值與溫度的關系幾乎是線性的, 可近似地表示為: Rt=R0（1+t）

30、式中為銅熱電阻的電阻溫度系數(shù), 取=4.2810-3/。 銅熱電組的兩種分度號為Cu50(R0=50)和Cu100（R100=100）。 ,銅熱電阻的分度表 分度號：Cu50,分度號：Cu100 R0=100,銅電阻體的結構, （三）熱電阻的結構 工業(yè)用熱電阻的結構如圖所示。 它由電阻體、 絕緣管、保護套管、引線和接線盒等部分組成。 電阻體由電阻絲和電阻支架組成。 電阻絲采用雙線無感繞法繞制在具有一定形狀的云母、石英或陶瓷塑料支架上, 支架起支撐和絕緣作用, 引出線通常采用直徑1mm的銀絲或鍍銀銅絲, 它與接線盒柱相接, 以便與外接線路相連而測量顯示溫度。用熱電阻傳感器進行測溫時, 測量電路經(jīng)

31、常采用電橋電路。 而熱電阻與檢測儀表相隔一段距離, 因此熱電阻的引線對測量結果有較大的影響。,（四）測量電路 多采用電橋電路。,1、兩線制接法 （1）電阻體引線方式 （2）測量電路,（3）特點 引線方式簡單、費用低，導線電阻分配在電橋的一個橋臂，引線電阻及其阻值隨環(huán)境溫度變化，會給測量結果帶來誤差。用于引線不長、精度要求不高的場合。,2、三線制接法 （1）電阻體引線方式 （2）測量電路,（3）特點 導線電阻分配到電橋相鄰的兩個橋臂，環(huán)境溫度變化引起的導線電阻值變化造成的誤差被相互抵消；工業(yè)上一般都采用三線制接法 ，一般精度 。,3、四線制接法 （1）電阻體引線方式 （2）測量電路 其中兩根引線

32、為熱電阻提供恒定電流I，把Rt轉(zhuǎn)換成電壓信號U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表。,（3）特點 可完全消除引線的電阻影響，主要用于實驗室高精度的溫度測量。,（五）應用舉例 測溫報警器,二、熱敏電阻,（一）原理 利用某些半導體材料的電阻率隨溫度而顯著變化的原理制成。 （二）特點 靈敏度高（電阻溫度系數(shù)絕對值比熱電阻大10100倍），體積小，熱慣性小，響應快；功耗小，價格低，壽命長，易于實現(xiàn)遠距離測量。但非線性嚴重，參數(shù)一致性差，穩(wěn)定性差。 （三）電阻溫度特性 根據(jù)電阻值的溫度特性，熱敏電阻的溫度系數(shù)有正溫度系數(shù)（PTC)、負溫度系數(shù)（NTC)和臨界溫度系數(shù)（CTR)三種。,1、NTC熱敏電阻,式

33、中：R0熱力學溫度為T0時的電阻值； RT熱力學溫度為T時的電阻值； B常數(shù)，由材料、工藝及結構 決定，一般為3000 5000；測溫范圍一般為50300 。 2、PTC熱敏電阻 工作溫度范圍較窄， 在工作溫度范圍T1T2內(nèi)：,3、CTR熱敏電阻(突變型NTC),CTR也具有負溫度系數(shù)，但在某個溫度范圍內(nèi)電阻值急劇下降，曲線斜率在此區(qū)段特別陡，靈敏度極高。主要用作溫度開關；用于電子線路中抑制浪涌電流，起保護作用。,（四）外形結構 1、珠狀：在兩根鉑絲間滴上糊狀材料的小球后燒結而成，鉑絲作為電極，一般用玻璃、金屬或環(huán)氧樹脂密封，熱慣性小，響應快，穩(wěn)定性好，功率小。 2、柱形：用擠壓工藝作成，易制

34、成高阻值， 管形元件內(nèi)壁加電極叉易得到低阻值， 阻值調(diào)整方便，阻值范圍廣。 3、片狀：通過粉末壓制、燒結成形， 體積大，功率大。,（五）符號,4、薄膜形：用濺射或真空蒸鍍法制成，其熱容量和時間常數(shù)小，適于紅外探測。,（六）應用 1、測量電路：常采用電橋。 2、應用領域：溫度測量、控制，溫度補償，火災報警，過負荷保護，自復式保險絲等。 自復保險絲工作原理很簡單，實質(zhì)上是一個熱敏電阻。該器件串聯(lián)在供電回路中，當電路因故障引發(fā)電流急速增大時自復保險絲溫度升高，溫度升高使該器件電阻劇增，在兩端產(chǎn)生很大電壓降，也就降低了電子路電的供電電壓使整個電路電流下降，從而保護電子設備的電路不致?lián)p壞。極限狀態(tài)自復保險絲可使電路如同開路，達到切斷電流的目的。當異常電流消失后，瞬間恢復成低電阻狀態(tài)，無需人為更換或維修就能使電子設備恢復正常工作。 自復保險