传感器与检测技术第九讲PPT讲稿.ppt

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1、传感器与检测技术第九讲第1页，共23页，编辑于2022年，星期四热电阻式传感器热电阻式传感器热电阻（铂电阻、铜电阻）热电阻（铂电阻、铜电阻）热敏电阻热敏电阻热电阻式传感器的应用热电阻式传感器的应用第2页，共23页，编辑于2022年，星期四热电阻式传感器热电阻式传感器热电阻：热电阻：是利用导体的电阻率是利用导体的电阻率随温度而变化随温度而变化这一物理现象来测量温度。这一物理现象来测量温度。热电阻的材料应具有以下特性：热电阻的材料应具有以下特性：电阻值与温度变化具有良好的线性关系。电阻值与温度变化具有良好的线性关系。电阻温度系数大，便于精确测量。电阻温度系数大，便于精确测量。电阻率高，热容量小，反

2、应速度快。电阻率高，热容量小，反应速度快。在测温范围内具有稳定的物理性质和化学性质，在测温范围内具有稳定的物理性质和化学性质，材料质量纯，容易加工复制，价格便宜。材料质量纯，容易加工复制，价格便宜。最常用材料最常用材料为铂、铜、镍和铁热电阻。为铂、铜、镍和铁热电阻。在低温测量中使用铟、锰及碳等材料制成的热在低温测量中使用铟、锰及碳等材料制成的热电阻。电阻。第3页，共23页，编辑于2022年，星期四铂电阻铂电阻铂易于提纯，物理化学性质稳定，电阻率铂易于提纯，物理化学性质稳定，电阻率较大，能耐较高的湿度，一般用作复现温标较大，能耐较高的湿度，一般用作复现温标的基准器。的基准器。铂电阻的电阻值与温度

3、之间的关系为：铂电阻的电阻值与温度之间的关系为：第4页，共23页，编辑于2022年，星期四铜电阻铜电阻适用一些测量精度不高，测温范围较小（适用一些测量精度不高，测温范围较小（-501500C）的情况。的情况。镍电阻镍电阻测温范围（测温范围（-1003000C）优点：温度系数大，电阻率较大优点：温度系数大，电阻率较大缺点：非线性严重，材料提纯较困难，稳定性差，容缺点：非线性严重，材料提纯较困难，稳定性差，容易氧化易氧化第5页，共23页，编辑于2022年，星期四低温领域的热电阻材料低温领域的热电阻材料铟电阻：铟电阻：锰电阻：锰电阻：碳电阻：碳电阻：测温范围（测温范围（-269-2580C）测温范围

4、（测温范围（-271-2100C）测温范围（测温范围（-273-268.50C）第6页，共23页，编辑于2022年，星期四热电阻的结构：热电阻的结构：铠装热电阻结构示意图铠装热电阻结构示意图 厚膜铂电阻的结构图厚膜铂电阻的结构图 第7页，共23页，编辑于2022年，星期四热敏电阻热敏电阻热敏电阻概述热敏电阻概述热敏电阻的结构热敏电阻的结构热敏电阻的缺点热敏电阻的缺点第8页，共23页，编辑于2022年，星期四热敏电阻热敏电阻利用半导体制成的敏感元件，其特点是电阻率随温利用半导体制成的敏感元件，其特点是电阻率随温度而显著变化。其电阻温度系数大，灵敏度高；度而显著变化。其电阻温度系数大，灵敏度高；热

5、惯性小，反应速度快；体积小，结构简单；使热惯性小，反应速度快；体积小，结构简单；使用方便，寿命长，易于实现远距离测量等特点。用方便，寿命长，易于实现远距离测量等特点。机理机理：当热敏材料周围有热辐射时，它就会吸收当热敏材料周围有热辐射时，它就会吸收辐射热，产生温度升高，引起材料的阻值发生变化。辐射热，产生温度升高，引起材料的阻值发生变化。第9页，共23页，编辑于2022年，星期四热敏电阻的特点热敏电阻的特点：其热电特性非线性；其热电特性非线性；稳定性差；稳定性差；其互换性差，同一型号的产品特性参数有较大的差其互换性差，同一型号的产品特性参数有较大的差别。别。v热敏电阻温度系数大，热敏电阻温度系

6、数大，灵敏度高；灵敏度高；v结构简单，体积小，可以测量点温度；结构简单，体积小，可以测量点温度；v电阻率高，热惯性小，因此温度响应速度快，电阻率高，热惯性小，因此温度响应速度快，适合于动态测量；适合于动态测量；v测量线路简单，有些不用放大器就可输出几伏电压；测量线路简单，有些不用放大器就可输出几伏电压；v对外界干扰抵抗力强。对外界干扰抵抗力强。缺点：缺点：第10页，共23页，编辑于2022年，星期四热电阻的结构和符号：a)结构b)符号第11页，共23页，编辑于2022年，星期四热敏电阻的结构热敏电阻的结构：根据电阻值的温度特性，热敏电阻有正温度系根据电阻值的温度特性，热敏电阻有正温度系数、负温

7、度系数和临界热敏电阻等几种类型，数、负温度系数和临界热敏电阻等几种类型，其结构分为柱状、片状、珠状和薄膜状等形式。其结构分为柱状、片状、珠状和薄膜状等形式。第12页，共23页，编辑于2022年，星期四热敏电阻的阻值与温度之间的关系为：热敏电阻的阻值与温度之间的关系为：其特性曲线如图所示（半导体热敏电阻）：其特性曲线如图所示（半导体热敏电阻）：第13页，共23页，编辑于2022年，星期四热电阻测温电路热电阻测温电路最常用的热电阻测温电路最常用的热电阻测温电路电桥电路电桥电路第14页，共23页，编辑于2022年，星期四为了消除导线连接带来的测量误差：为了消除导线连接带来的测量误差：第15页，共23

8、页，编辑于2022年，星期四新型温度传感新型温度传感集成温度传感器集成温度传感器集成温度传感器集成温度传感器 温度传感器温度传感器偏置电路偏置电路放大电路放大电路温度补偿温度补偿线性化电路线性化电路集成集成集成温度传感器类型集成温度传感器类型电流输出型电流输出型电压输出型电压输出型数字输出型数字输出型第16页，共23页，编辑于2022年，星期四集成温度传感器集成温度传感器AD590美国美国AD公司生产的电流输出型集成温度传感器公司生产的电流输出型集成温度传感器分分 挡挡参参 数数IJKLM工作电压工作电压+4+30V25电流输出电流输出298.2 A温度系数温度系数1 A/K25可校正误差可校

9、正误差 10 5.0 2.5 1.0 0.5非线性误差非线性误差 3.0 1.5 0.8 0.4 0.3长期漂移长期漂移 0.1输出阻抗输出阻抗10M+4+5V0.5 A/V+5+15V0.2 A/V+15+30V0.1 A/V最大正向电源最大正向电源+44V最大反向电源最大反向电源-20VAD590主要电气参数表第17页，共23页，编辑于2022年，星期四AD590应用：第18页，共23页，编辑于2022年，星期四热电阻式传感器的应用热电阻式传感器的应用使用热电阻或热敏电阻进行测量的方法使用热电阻或热敏电阻进行测量的方法热电阻式流量计热电阻式流量计液面位置传感器液面位置传感器热敏电阻用于热保

10、护热敏电阻用于热保护第19页，共23页，编辑于2022年，星期四使用热电阻或热敏电阻进行测量的方法使用热电阻或热敏电阻进行测量的方法：一种形式是将热敏元件与被物体相接触，一种形式是将热敏元件与被物体相接触，它们之间经过热交换后达到热平衡时，它们之间经过热交换后达到热平衡时，热敏元件的电阻值即反应了被测物体的热敏元件的电阻值即反应了被测物体的温度值，温度值，另一种形式是将流过恒定电流的热敏元另一种形式是将流过恒定电流的热敏元件置于被测气体液体等介质中，介质中件置于被测气体液体等介质中，介质中的某些参数将影响热敏元件与介质之间的某些参数将影响热敏元件与介质之间的热交换和热平衡，利用这一原理达到的热交换和热平衡，利用这一原理达到测量介质的某些参数。测量介质的某些参数。第20页，共23页，编辑于2022年，星期四热电阻式流量计热电阻式流量计第21页，共23页，编辑于2022年，星期四液面位置传感器液面位置传感器液面水平指示传感器 第22页，共23页，编辑于2022年，星期四热敏电阻用于热保护热敏电阻用于热保护第23页，共23页，编辑于2022年，星期四