常用温度传感器PPT

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。
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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。
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：
R 0 1 0 、 R 0 5 0 、 R 0 1 0 0
它们的分度号分别为 Pt10、Pt50、Pt100，
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
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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
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其中Pt100最常用。
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；
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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。
➢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。
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。
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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
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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 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
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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
成热敏电阻传感器，它的灵敏度比前者高十倍以上 。
➢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，1两4 个端头处于支架的同一端。
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
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)R2R1R3 R2 R1
Rt 2rR3
(R tr)R 2R 1(R 3r)
R2 R110
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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
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
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三 、热电阻应用 热电阻式流量计
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。
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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。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱRt 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 。
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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
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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 立式温度传感器、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。
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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。
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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 。