常用温度传感器

温度传感器 发展新型产品 发展适应特殊测温要求的温度传感器 发展数字化、集成化和自动化的温度传感器
2.2 热电阻温度传感器
作用：测量温度及与温度有关的参量。
把由金属导体铂、铜、镍等制成的测温元件称为
热
金属热电阻，可构成热电阻传感器。
电
阻
分 类
把由半导体材料制成的测温元件称为热敏电阻，可构
热电阻式传感器的结构:由电阻体（感温元件）、引出线、绝缘套管和接 线盒等部件组成。其中，电阻体（感温元件）是主要部件。
玻璃骨架铂热 电阻感温元件
云母骨架铂热电阻
普通工业用热电阻基型产品结构
铜热电阻感温元件
3、热电阻的基本参数
(1) 标称电阻(R0)：热电阻在0℃时的电阻值 (2) 分度表：以表格形式表示热电阻的电阻-温度对
铜热电阻
由于铂是贵金属，在测量精度要求不高、温度范 围在-50150℃时普遍采用铜电阻。
铜电阻的R0常取100Ω、50Ω两种，分度号为Cu100、 Cu50。
优点：
铜易于提纯，价格低廉，电阻_____温度特性线性较好； 价格低廉，互换性好，固有电阻小。
缺点：
电阻率较小（仅为铂的几分之一），因此铜电阻所用阻丝细而且长； 机械强度较差，热惯性较大，在温度高于100℃时，易氧化，稳定性较差。 因此，只能用于低温及无腐蚀性的介质中。
照表
分度号：Pt100，表示金属材料为铂，标称电阻 为100Ω
(3) 温度测量范围及允许偏差范围
(4) 热响应时间
(5) 额定工作电流
三 、热电阻应用 热电阻式流量计
Rt1 和Rt2分别接入电桥两相邻桥臂。
Rt1放在被测介质的流通管道的中心。
Rt2放在连通室中，不受介质流速影响。
当被测介质处于静止状态时，将电桥调 到平衡状态，检流计Ｐ指零。
如果热电阻安装的位置与仪表相距较远， 当环境温度变化时，其连接导线电阻也要 变化。为消除连接导线电阻变化带来的测 量误差，测量时采用三线制连接法。除了 三线制接法，另外还有四线制接法，主要 用于精密测量。
(Rt 2r)R2 R1R3 R2 R1
Rt 2r R3
(Rt r)R2 R1(R3 r)
R2 R1
Rt R3
二、热电阻材料、结构及参数
1、热电阻材料 对电阻体材料的基本要求：
电阻温度系数大----提高灵敏度 电阻率尽可能大----减小电阻尺寸 材料的化学、物理性质稳定----减小误差 材料易于加工----提高工艺性
较为广泛应用的电阻体材料有： 铂、铜、镍、铁等，而常用的是铂、铜 。
模块2 常用温度传感器
学习要点
常用温度传感器 热电阻温度传感器
2.1 温度传感器概述
温度传感器有3个发展阶段：即传统 的分立式温度传Байду номын сангаас器、模拟集成温度传感 器、智能温度传感器。目前，国际上新型 温度传感器正从模拟式向数字式、由集成 化向智能化、网络化的方向发展。
一、温度与温标
温度是衡量物体（或物质）冷热程度的 物理量，能够把温度的变化转化为电量（电 压、电流或阻抗等）变化的传感器称为温度 传感器。
2、热电阻的结构 电阻体的结构
电阻体由电阻丝和支架组 成。通常铂丝直径在0.03～ 0.07mm之间，可单层绕制， 电阻体可做得很小。
铜丝的直径较大，一般为
0.1mm的漆包铜线分层绕在 骨架上，并涂上绝缘漆而成。
铜的机械强度较差，一般用双绕法： 先将铜丝对折，两根丝平行绕制，两 个端头处于支架的同一端。
成热敏电阻传感器，它的灵敏度比前者高十倍以上 。
一、 热电阻的测温原理
热电阻效应：
物质的电阻率随温度变化而变化的物理现象。
热电阻温度传感器是利用物质的电阻率随温度变化而变化的特 性来进行温度测量的。
金属的电阻温度系数为正值，如图。
因为：在金属中，载流子为自由电子， 当温度升高时，每个自由电子的动能 将增加，因而在一定的电场作用下， 要使这些杂乱无章的电子作定向运动 就会遇到更大的阻力，导致金属电阻 值随温度的升高而增加 。
温标是衡量温度的标准尺度，目前国际 上使用较多的是摄氏温标和热力学温标。
二、温度传感器的工作原理
定义：利用各种物质材料的不同物理性质随温 度变化的规律把温度转换为电量的装置。
水银温度计-----热胀冷缩
双金属温度计------两种不同金属在温度改 变时膨胀程度不同
三、温度传感器的分类
用来测量温度的传感器种类种类很多，常 用的有热敏电阻、热电阻、PN结、热电偶以 及为简化测量电路而开发的集成温度传感器。
温度传感器按不同的分类依据分类如下：
（1） 按传感器于被测介质的接触方式：接触式 和非接触式
（2）按物理现象分类 P44 表2-1
（3）按测温范围分类 P44 表2-2
（4）按测温特性分类 P44 表2-3
四.温度传感器的主要发展方向
超高温与超低温传感器 提高温度传感器的精度和可靠性 研制家用电器、汽车及农畜业所需要的价廉的
铂热电阻
铂电阻的特点是耐高温、性能稳定、抗氧化能力 强、电阻率高、材料易于提纯等优点，在国际实 用温标中以铂电阻作为标准。
铂电阻的测量范围为 -200～960℃。 铂电阻价格较贵。
我国工业用铂热电阻有：
R0 10、R0 50、R0 100
它们的分度号分别为 Pt10、Pt50、Pt100， 其中Pt100最常用。
热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表等
组成，电路装在指示仪表、置于控制室中，热电阻装在金属
护套内置于现场被测介质中，由导线将两者连接起来。
热电阻两线测量桥路:热电阻的两 端各引出一根导线与指示仪表连接， 称为二线制接法，二线制接法仅适 用于热电阻与指示仪表距离较近、 连接导线较短或精度不高的场合。
热电阻的温度特性主要是指热电阻的阻值Rt与温度t 之间的关系，热电阻的电阻值与温度之间呈非线性关 系。
金属的电阻——温度特性曲线
热电阻测量电路作用：将由温度引起的阻值的变化转换成电压信号。
热电阻温度传感器的测温电路通常采用电桥把热电阻的阻 值的微小变化转化为电压的微小变化，再由差动放大器放 大成较大的电压信号输出，去带动指针式表头指示温度， 或经A/D转换后由数显表头显示温度，或由微处理器采集 温度。