第三章温度传感器精选文档.ppt

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1、第三章温度传感器第三章温度传感器1 1本讲稿第一页，共四十二页 一、温度的基本概念一、温度的基本概念温度：衡量物体冷热程度的物理量。温度的高低温度：衡量物体冷热程度的物理量。温度的高低反映了物体内部分子运动平均动能的大小。反映了物体内部分子运动平均动能的大小。温标：表示温度大小的尺度是温度的标尺。温标：表示温度大小的尺度是温度的标尺。u热力学温标热力学温标thermodynamictemperaturescaleu国际实用温标国际实用温标Internationalpracticaltemperaturescaleu摄氏温标摄氏温标Celsiustemperaturescaleu华氏温标华氏温标

2、Fahrenheittemperaturescale本讲稿第二页，共四十二页 二、温度传感器的特点与分类二、温度传感器的特点与分类u随物体的热膨胀相对变化而引起的体积变化随物体的热膨胀相对变化而引起的体积变化u蒸气压的温度变化蒸气压的温度变化u电极的温度变化电极的温度变化u热电偶产生的电动势热电偶产生的电动势u光电效应光电效应u热电效应热电效应u介电常数、导磁率的温度变化介电常数、导磁率的温度变化u物质的变色、融解物质的变色、融解u强性振动温度变化强性振动温度变化u热放射热放射u热噪声热噪声1 1 温度传感器的物理原理温度传感器的物理原理(11)(11)本讲稿第三页，共四十二页特性与温度之间的

3、关系要适中，并容易检特性与温度之间的关系要适中，并容易检 测和处测和处理，且随温度呈线性变化理，且随温度呈线性变化除温度以外，特性对其它物理量的灵敏度要低除温度以外，特性对其它物理量的灵敏度要低特性随时间变化要小特性随时间变化要小重复性好，没有滞后和老化重复性好，没有滞后和老化灵敏度高，坚固耐用，体积小，对检测对象的影灵敏度高，坚固耐用，体积小，对检测对象的影响要小响要小机械性能好，耐化学腐蚀，耐热性能好机械性能好，耐化学腐蚀，耐热性能好能大批量生产，价格便宜能大批量生产，价格便宜无危险性，无公害等无危险性，无公害等2.2.温度传感器应满足的条件温度传感器应满足的条件本讲稿第四页，共四十二页3

4、.3.温度传感器的种类及特点温度传感器的种类及特点l接触式温度传感器l 非接触式温度传感器接触式温度传感器是将测温敏感元件直接与被测介质接触，接触式温度传感器是将测温敏感元件直接与被测介质接触，使被测介质与测温敏感元件进行充分热交换，当两者具有相使被测介质与测温敏感元件进行充分热交换，当两者具有相同温度时，达到测量的目的。这种传感器的测量精度较高，同温度时，达到测量的目的。这种传感器的测量精度较高，但由于被测介质的热量传递给传感器，从而降低了被测介质但由于被测介质的热量传递给传感器，从而降低了被测介质的温度，特别是被测介质热容量较小时，会给测量带来误差。的温度，特别是被测介质热容量较小时，会给

5、测量带来误差。非接触式温度传感器主要是利用被测物体热辐射而发出红外非接触式温度传感器主要是利用被测物体热辐射而发出红外线，从而测量物体的温度，可进行遥测。其制造成本较高，线，从而测量物体的温度，可进行遥测。其制造成本较高，测量精度却较低。优点是：不从被测物体上吸收热量；不会测量精度却较低。优点是：不从被测物体上吸收热量；不会干扰被测对象的温度场；连续测量不会产生消耗；反应快等。干扰被测对象的温度场；连续测量不会产生消耗；反应快等。本讲稿第五页，共四十二页温差热电偶（简称热电偶）是目前温度测量中使用最普遍温差热电偶（简称热电偶）是目前温度测量中使用最普遍的传感元件之一。的传感元件之一。特点：特点

6、：结构简单，测量范围宽、准确度高、热惯性小，输结构简单，测量范围宽、准确度高、热惯性小，输出信号为电信号出信号为电信号便于远传或信号转换，还能用来测量便于远传或信号转换，还能用来测量流流体的温度体的温度、测量、测量固体以及固体壁面的温度固体以及固体壁面的温度。微型热电偶还可。微型热电偶还可用于用于快速及动态温度快速及动态温度的测量。的测量。第二节第二节 热电偶温度传感器热电偶温度传感器热电偶的工作原理热电偶的工作原理热电偶回路的性质热电偶回路的性质热电偶的常用材料与结构热电偶的常用材料与结构冷端处理及补偿冷端处理及补偿本讲稿第六页，共四十二页两两种种不不同同的的导导体体或或半半导导体体A A和

7、和B B组组合合成成闭闭合合回回路路，若若导导体体A A和和B B的的连连接接处处温温度度不不同同（设设T TT T0 0），则则在在此此闭闭合合回回路路中中就就有有电电流流产产生生，也也就就是是说说回回路路中中有有电电动动势势存存在在，这这种种现现象象叫叫做做热热电电效效应应。这这种种现现象象早早在在18211821年年首首先先由由西西拜拜克克（SeeSeebackback）发发现现,所所以以又又称称西拜克效应。西拜克效应。热电偶原理图热电偶原理图TT0AB 一、工作原理一、工作原理回回路路中中所所产产生生的的电电动动势势，叫叫 热热 电电 势势。热热 电电 势势thermo-electri

8、c force由由两两部部分分组组成成，即即温温差差电电势势和接触电势。和接触电势。热端热端冷端冷端本讲稿第七页，共四十二页1.1.接触电势接触电势+ABTeAB(T)-eAB(T)导体导体A、B结点在温度结点在温度T 时形成的接触电动势；时形成的接触电动势；e单位电荷，单位电荷，e=1.610-19C；k波尔兹曼常数，波尔兹曼常数，k=1.3810-23J/K；NA、NB 导体导体A、B在温度为在温度为T 时的电子密度。时的电子密度。接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关。接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关。接触电势接触电势原理图原理图本讲稿第八页，共四十二页AeA(T,

9、To)ToTeA(T，T0)导体导体A两端温度为两端温度为T、T0时形成的温差电动势；时形成的温差电动势；T，T0高低端的绝对温度；高低端的绝对温度；A汤姆逊系数，表示导体汤姆逊系数，表示导体A两端的温度差为两端的温度差为1时所产生的温差电动势，时所产生的温差电动势，例如在例如在0时，铜的时，铜的=2V/。2.温差电势温差电势温差电势原理图温差电势原理图本讲稿第九页，共四十二页由由导导体体材材料料A、B组组成成的的闭闭合合回回路路，其其接接点点温温度度分分别别为为T、T0,如如果果TT0，则则必必存存在在着着两两个个接接触触电电势势和和两两个个温温差差电电势势，回回路总电势：路总电势：T0Te

10、AB(T)eAB(T0)eA(T,T0)eB(T,T0)AB3.回路总电势回路总电势NAT、NAT0导体导体A在结点温度为在结点温度为T和和T0时的电子密度；时的电子密度；NBT、NBT0导体导体B在结点温度为在结点温度为T和和T0时的电子密度；时的电子密度；A、B导体导体A和和B的汤姆逊系数。的汤姆逊系数。本讲稿第十页，共四十二页导导体体材材料料确确定定后后，热热电电势势的的大大小小只只与与热热电电偶偶两两端端的的温温度度有有关关。如如果果使使E EABAB(T T0 0)=)=常常数数，则则回回路路热热电电势势E EABAB(T T，T T0 0)就就只只与与温温度度T T有有关关，而而且

11、且是是T T的的单单值值函函数数，这这就就是是利用热电偶测温的原理。利用热电偶测温的原理。只有当热电偶两端温度不同，热电偶的两导体材料不只有当热电偶两端温度不同，热电偶的两导体材料不同时才能有热电势产生。同时才能有热电势产生。热电偶回路热电势的大小只与组成热电偶的材料及两端热电偶回路热电势的大小只与组成热电偶的材料及两端温度有关；与热电偶的长度、粗细无关。温度有关；与热电偶的长度、粗细无关。只有用不同性质的导体只有用不同性质的导体(或半导体或半导体)才能组合成热电才能组合成热电偶；相同材料不会产生热电势，因为当偶；相同材料不会产生热电势，因为当A、B两种两种导体是同一种材料时，导体是同一种材料

12、时，ln(NA/NB)=0，也即，也即EAB(T，T0)=0。本讲稿第十一页，共四十二页在在实实际际测测量量中中只只需需用用仪仪表表测测出出回回路路中中总总电电势势即即可可。由由于于温温差差电电势势与与接接触触电电势势相相比比较较，其其值值很很小小，因因此此，在在工工程程技技术术中中认认为为热热电电势势近似等于接触电势。近似等于接触电势。在在工工程程应应用用中中，测测出出回回路路总总电电势势后后，用用查查热热电电偶偶分分度度表表的的方法确定被测温度。方法确定被测温度。说明说明本讲稿第十二页，共四十二页由由一一种种均均质质导导体体组组成成的的闭闭合合回回路路，不不论论其其导导体体是是否否存存在在

13、温温度度梯梯度度，回回路路中中没没有有电电流流(即即不不产产生生电电动动势势)；反反之之，如如果果有有电电流流流流动动，此此材材料料则则一一定定是是非非均均质质的的，即即热热电电偶偶必必须须采采用用两两种种不不同同材材料作为电极。料作为电极。二、热电偶回路的性质二、热电偶回路的性质1.1.均质导体定律均质导体定律本讲稿第十三页，共四十二页E总总=EAB（T）+EBC（T）+ECA（T）=0三种不同导体组成的热电偶回路TABCTT2.2.中间导体定律中间导体定律一个由几种不同导体材料连接成的闭合回路，只要一个由几种不同导体材料连接成的闭合回路，只要它们彼此连接的接点温度相同，则此回路各接点产它们

14、彼此连接的接点温度相同，则此回路各接点产生的热电势的代数和为零。生的热电势的代数和为零。如图，由A、B、C三种材料组成的闭合回路，则本讲稿第十四页，共四十二页两点结论：两点结论：l）将将第第三三种种材材料料C接接入入由由A、B组组成成的的热热电电偶偶回回路路，如如图图，则则图图a中中的的A、C接接点点2与与C、A的的接接点点3，均均处处于于相相同同温温度度T0之之中，此回路的总电势不变，即中，此回路的总电势不变，即同同理理，图图b中中C、A接接点点2与与C、B的的接接点点3，同同处处于于温温度度T0之之中中，此回路的电势也为：此回路的电势也为：T2T1AaBC23EABAT023ABEABT1

15、T2 CT0EAB（T1,T2）=EAB（T1）-EAB（T2）(a)(b)T0T0EAB(T1,T2)=EAB(T1)-EAB（T2）第三种材料接入第三种材料接入热电偶回路图热电偶回路图本讲稿第十五页，共四十二页ET0T0TET0T1T1T电位计接入热电偶回路根据上述原理，在热电偶回路中接入电位计根据上述原理，在热电偶回路中接入电位计E，只要，只要保证电位计与连接热电偶处的接点温度相等，不会保证电位计与连接热电偶处的接点温度相等，不会影响回路中原来的热电势，接入的方式见下图所示。影响回路中原来的热电势，接入的方式见下图所示。本讲稿第十六页，共四十二页EAB（T,T0）=EAC（T,T0）+E

16、CB（T,T0）T0TEBA(T,T0)BAT0TEAC(T,T0)ACT0TECB(T,T0)CB2）如果任意两种导体材料的热电势是已知的，它）如果任意两种导体材料的热电势是已知的，它们的冷端和热端的温度又分别相等，如图所示，它们的冷端和热端的温度又分别相等，如图所示，它们相互间热电势的关系为：们相互间热电势的关系为：本讲稿第十七页，共四十二页3.3.中间温度定律中间温度定律 如如果果不不同同的的两两种种导导体体材材料料组组成成热热电电偶偶回回路路,其其接接点点温温度度分分别别为为T1、T2(如如图图所所示示)时时,则则其其热热电电势势为为EAB(T1,T2)；当当接接点点温温度度为为T2、

17、T3时时，其其热热电电势势为为EAB(T2,T3)；当当接接点点温温度度为为T1、T3时，其热电势为时，其热电势为EAB(T1,T3)，则，则BBA T2 T1 T3 AABEAB（T1,T3）=EAB（T1,T2）+EAB（T2,T3）本讲稿第十八页，共四十二页EAB（T1,T3）=EAB（T1,0）+EAB（0,T3）=EAB（T1,0）-EAB（T3,0）=EAB（T1）-EAB（T3）ABT1T2T2ABT0T0热电偶补偿导热电偶补偿导线接线图线接线图E对于冷端温度不是零度时，热电偶如何分度表的问题提供了对于冷端温度不是零度时，热电偶如何分度表的问题提供了依据。如当依据。如当T2=0时

18、，则：时，则：只要只要T1、T0不变，接入不变，接入AB后不管接点温度后不管接点温度T2如何变化，都不如何变化，都不影响总热电势。这便是引入补偿导线原理。影响总热电势。这便是引入补偿导线原理。EAB=EAB(T1)EAB(T0)说明：当在原来热电偶回路中分别引入与导体材料说明：当在原来热电偶回路中分别引入与导体材料A、B同同样热电特性的材料样热电特性的材料A、B(如图如图)即引入所谓补偿导线时，当即引入所谓补偿导线时，当EAA(T2)=EBB(T2)时，则回路总电动势为时，则回路总电动势为本讲稿第十九页，共四十二页例题例题解：根据中间导体定律结论公式，有解：根据中间导体定律结论公式，有解：根据

19、中间导体定律结论公式，有解：根据中间导体定律结论公式，有E EABAB（T,TT,T0）=E=EAC（T,T0 0）+E+ECBCB（T,T0 0）依题意可知，依题意可知，依题意可知，依题意可知，EACAC（T,TT,T0 0）13.967mV13.967mV；E ECBCB（T,T0 0）8.345mV8.345mV则则则则 EAB(T,T(T,T0 0)13.967mV13.967mV8.345mV8.345mV5.622 mV5.622 mV因此，在此特定条件下材料因此，在此特定条件下材料因此，在此特定条件下材料因此，在此特定条件下材料A A与材料与材料与材料与材料B B配对后的热电势为

20、配对后的热电势为5.622 mV5.622 mV。已知在某特定条件下材料已知在某特定条件下材料已知在某特定条件下材料已知在某特定条件下材料A与铂配对的热电动势为与铂配对的热电动势为与铂配对的热电动势为与铂配对的热电动势为13.967mV13.967mV，材料材料材料材料B B与铂配对的热电动势为与铂配对的热电动势为8.345mV，求出在此特定条件，求出在此特定条件，求出在此特定条件，求出在此特定条件下材料下材料下材料下材料A A与材料与材料与材料与材料B配对后的热电势。配对后的热电势。配对后的热电势。配对后的热电势。本讲稿第二十页，共四十二页热电偶材料应满足：热电偶材料应满足：l物理性能稳定，

21、热电特性不随时间改变；物理性能稳定，热电特性不随时间改变；l化学性能稳定，以保证在不同介质中测量时不被腐蚀；化学性能稳定，以保证在不同介质中测量时不被腐蚀；l热电势高，导电率高，且电阻温度系数小；热电势高，导电率高，且电阻温度系数小；l便于制造；便于制造；l复现性好，便于成批生产。复现性好，便于成批生产。三、热电偶的常用材料与结构三、热电偶的常用材料与结构本讲稿第二十一页，共四十二页 1 1铂铂铂铑热电偶铂铑热电偶(S(S型型)分度号分度号LB3LB3测量温度：长期：测量温度：长期：1300、短期：、短期：1600。（一）热电偶常用材料（一）热电偶常用材料2 2镍铬镍铬镍硅镍硅(镍铝镍铝)热电

22、偶热电偶(K(K型型)分度号分度号EU2EU2测量温度：长期测量温度：长期1000，短期，短期1300。3 3镍铬镍铬考铜热电偶考铜热电偶(E(E型型)分度号分度号EA2EA2测量温度：长期测量温度：长期600，短期，短期800。4 4铂铑铂铑3030铂铑铂铑6 6热电偶热电偶(B(B型型)分度号分度号LL2LL2测量温度：长期可到测量温度：长期可到1600，短期可达，短期可达1800。本讲稿第二十二页，共四十二页方法方法u冰点槽法冰点槽法u计算修正法计算修正法u补正系数法补正系数法u零点迁移法零点迁移法u冷端补偿器法冷端补偿器法u软件处理法软件处理法四、冷端处理及补偿四、冷端处理及补偿原因原

23、因l热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差，为热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差，为保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须使冷端保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须使冷端温度保持恒定；温度保持恒定；l热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度0为依据，为依据，否则会产生误差。否则会产生误差。本讲稿第二十三页，共四十二页1.1.冰点槽法冰点槽法把把热热电电偶偶的的参参比比端端置置于于冰冰水水混混合合物物容容器器里里，使使T0=0。这这种种办办法法仅仅限限于于科科学学实实验验中中使使用用。为为了了避避免免冰冰水水导导电电引引起起两两个个连连接接点点短

24、短路路，必必须须把把连连接接点点分分别别置置于于两两个个玻玻璃璃试试管管里里，浸浸入入同同一冰点槽，使相互绝缘。一冰点槽，使相互绝缘。mVABABTCC仪表铜导线试管补偿导线热电偶冰点槽冰水溶液四、冷端处理及补偿四、冷端处理及补偿T0本讲稿第二十四页，共四十二页例例用用动动圈圈仪仪表表配配合合热热电电偶偶测测温温时时，如如果果把把仪仪表表的的机机械械零零点点调调到到室室温温TH的的刻刻度度上上,在在热热电电动动势势为为零零时时，指指针针指指示示的的温温度度值值并并不不是是0而而是是TH。而而热热电电偶偶的的冷冷端端温温度度已已是是TH,则则只只有有当当热热端端温温度度T=TH时时，才才能能使使

25、EAB(T,TH)=0，这这样样，指指示示值值就就和和热热端端的的实实际际温温度度一一致致了了。这这种种办办法法非非常常简简便便，而而且且一一劳劳永永逸逸，只只要冷端温度总保持在要冷端温度总保持在TH不变，指示值就永远正确。不变，指示值就永远正确。2.2.零点迁移法零点迁移法应用领域：如果冷端不是应用领域：如果冷端不是0，但十分稳定（如恒温车间或，但十分稳定（如恒温车间或有空调的场所）。有空调的场所）。实质：实质：在测量结果中人为地加一个恒定值在测量结果中人为地加一个恒定值，因为冷端温度稳，因为冷端温度稳定不变，电动势定不变，电动势EAB(TH,0)是常数，利用指示仪表上是常数，利用指示仪表上

26、调整零点调整零点的办法，加大某个适当的值而实现补偿。的办法，加大某个适当的值而实现补偿。本讲稿第二十五页，共四十二页3.3.冷端补偿器法冷端补偿器法利利用用不不平平衡衡电电桥桥产产生生热热电电势势补补偿偿热热电电偶偶因因冷冷端端温温度度变变化化而而引引起起热热电电势势的的变变化化值值。不不平平衡衡电电桥桥由由R1、R2、R3(锰锰铜铜丝丝绕绕制制)、RCu(铜铜丝绕制丝绕制)四个桥臂和桥路电源组成。四个桥臂和桥路电源组成。设计时，在设计时，在0下使电桥平衡下使电桥平衡(R1=R2=R3=RCu),此时此时Uab=0,电桥电桥对仪表读数无影响。对仪表读数无影响。冷端补偿器的作用注注意意：桥桥臂臂

27、RCu必必须须和和热热电电偶偶的的冷冷端端靠靠近，使处于同一温度之下。近，使处于同一温度之下。mVEAB(T,T0)T0T0TAB+-abUUabRCuR1R2R3RT0RCuUa Uab EAB(T,T0)供电供电4V直流，在直流，在040或或-2020的范围起补偿作用。的范围起补偿作用。注注意意，不不同同材材质质的的热热电电偶偶所所配配的的冷冷端端补补偿偿器器，其其中中的的限限流流电电阻阻R不不一一样，互换时必须重新调整。样，互换时必须重新调整。本讲稿第二十六页，共四十二页4.4.软件处理法软件处理法u冷端温度恒定冷端温度恒定T0：但：但T0不为不为0时，只需在采样后时，只需在采样后加加一

28、个与冷端温度对应的常数即可。一个与冷端温度对应的常数即可。u冷端温度冷端温度T0波动：可利用热敏电阻或其它传感器把波动：可利用热敏电阻或其它传感器把T0信信号输入计算机，按照运算公式设计一些程序，便能自动号输入计算机，按照运算公式设计一些程序，便能自动修正。后一种情况必须考虑输入的采样通道中除了热电修正。后一种情况必须考虑输入的采样通道中除了热电动势之外还应该有冷端温度信号，如果多个热电偶的冷动势之外还应该有冷端温度信号，如果多个热电偶的冷端温度不相同，还要分别采样，若占用的通道数太多，端温度不相同，还要分别采样，若占用的通道数太多，宜利用补偿导线把所有的冷端接到同一温度处，只用一宜利用补偿导

29、线把所有的冷端接到同一温度处，只用一个冷端温度传感器和一个修正个冷端温度传感器和一个修正T0的输入通道就可以了。的输入通道就可以了。冷端集中，对于提高多点巡检的速度也很有利。冷端集中，对于提高多点巡检的速度也很有利。本讲稿第二十七页，共四十二页热敏电阻是利用某种半导体材料的电阻率随温热敏电阻是利用某种半导体材料的电阻率随温度变化而变化的性质制成的度变化而变化的性质制成的。在在温温度度传传感感器器中中应应用用最最多多的的有有热热电电偶偶、热热电电阻阻（如如铂铂、铜铜电电阻阻温温度度计计等等）和和热热敏敏电电阻阻。热热敏敏电电阻阻发发展展最最为为迅迅速速，由由于于其其性性能能得得到到不不断断改改进

30、进，稳稳定定性性已已大大为为提提高高，在在许许多多场场合合下下（-40350）热热敏敏电阻已逐渐取代传统的温度传感器。电阻已逐渐取代传统的温度传感器。主主要要讲讲述述热热敏敏电电阻阻的的特特点点、分分类类，基基本本参参数数，主要特性和应用等。主要特性和应用等。第三节第三节 热敏电阻温度传感器热敏电阻温度传感器本讲稿第二十八页，共四十二页NTC二极管封装二极管封装环氧封装、小型化高精度环氧封装、小型化高精度；响应时间快响应时间快；稳定性好稳定性好根据不同用途有多种封装结构根据不同用途有多种封装结构；使用温区宽；使用温区宽高稳定性、高可高稳定性、高可靠性靠性根据不同用途有多种封装结构根据不同用途有

31、多种封装结构；使用；使用温区宽温区宽；高稳定性、高可靠性；高稳定性、高可靠性；为客；为客户提供多种便捷服务户提供多种便捷服务家用冰箱、空调器家用冰箱、空调器；电；电热水器、整体浴室热水器、整体浴室；冰；冰柜、豆浆机柜、豆浆机环氧封装、小型化、精度高环氧封装、小型化、精度高；可靠性高、响应时；可靠性高、响应时间快间快；引线采用聚脂漆包线、耐热、绝缘性好；引线采用聚脂漆包线、耐热、绝缘性好本讲稿第二十九页，共四十二页（一）热敏电阻的特点（一）热敏电阻的特点1 1电阻温度系数的范围甚宽电阻温度系数的范围甚宽2 2材料加工容易、性能好材料加工容易、性能好3 3阻值在阻值在111010M M之间可供自由

32、选择之间可供自由选择4 4稳定性好稳定性好5 5原料资源丰富，价格低廉原料资源丰富，价格低廉 一、热敏电阻的特点与分类一、热敏电阻的特点与分类本讲稿第三十页，共四十二页 1 1正温度系数热敏电阻器（正温度系数热敏电阻器（PTC）PositiveTemperatureCoefficient 2 2负温度系数热敏电阻器（负温度系数热敏电阻器（NTCNTC）NegativeTemperatureCoefficient 3 3突变型负温度系数热敏电阻器（突变型负温度系数热敏电阻器（CTRCTR）ChopTemperatureResistor （二）热敏电阻的分类（二）热敏电阻的分类本讲稿第三十一页，共

33、四十二页（一）热敏电阻器的电阻（一）热敏电阻器的电阻温度特性（温度特性（R RT TT T）12340601201600100101102103104105106RT/温度T/C热敏电阻的电阻热敏电阻的电阻-温度特性曲线温度特性曲线1-NTC；2-CTR；3PTC二、热敏电阻器主要特性二、热敏电阻器主要特性Resistance-temperaturecharacteristicofthermistorTT与与RTT特性特性曲线一致。曲线一致。T/本讲稿第三十二页，共四十二页为为了了使使用用方方便便，常常取取环环境境温温度度为为25作作为为参参考考温温度度（即即T0=25），则），则NTC热敏电

34、阻器的电阻热敏电阻器的电阻温度关系式：温度关系式：02550751001250.511.522.533.5(25C,1)RT/RT0-T特性曲线RT/R25T/1 1 负电阻温度系数负电阻温度系数(NTC)(NTC)热敏电阻器的温度特性热敏电阻器的温度特性本讲稿第三十三页，共四十二页2.2.正电阻温度系数（正电阻温度系数（PTCPTC）热敏电阻器的电阻）热敏电阻器的电阻温度特性温度特性其其特特性性是是利利用用正正温温度度热热敏敏材材料料，在在居居里里点点附附近近结结构构发发生生相相变引起导电率突变来取得的，典型特性曲线如图变引起导电率突变来取得的，典型特性曲线如图104103102100100

35、200PTC热敏电阻器的电阻温度曲线T/C电阻/Tp1Tp2本讲稿第三十四页，共四十二页 abcdUmU0I0ImU/VI/mANTC热敏电阻的静态伏安特性热敏电阻的静态伏安特性（二）热敏电阻器的伏安特性（二）热敏电阻器的伏安特性（U UI I）表表示示加加在在其其两两端端的的电电压压和和通通过过的的电电流流，在在热热敏敏电电阻阻器器和和周周围围介介质质热热平平衡衡（即即加加在在元元件件上上的的电电功功率率和和耗耗散散功功率率相相等）时的互相关系。等）时的互相关系。1.1.负温度系数（负温度系数（NTCNTC）热敏电阻器的伏安特性）热敏电阻器的伏安特性该该曲曲线线是是在在环环境境温温度度为为T

36、0时时的的静静态态介质中测出的静态介质中测出的静态UI曲线曲线.热热敏敏电电阻阻的的端端电电压压UT和和通通过过它它的的电流电流I有如下关系：有如下关系：T0环境温度；环境温度；T热敏电阻的温升。热敏电阻的温升。本讲稿第三十五页，共四十二页104103102101105Um10110210310010-1ImPTC热敏电阻器的静态伏安特性2 2正温度系数（正温度系数（PTCPTC）热敏电阻器的伏安特性）热敏电阻器的伏安特性本讲稿第三十六页，共四十二页 三、热敏电阻的基本参数三、热敏电阻的基本参数1.1.标称电阻标称电阻(Nominal Resistance)R(Nominal Resistan

37、ce)R2525（冷阻）（冷阻）2.2.材料常数材料常数(Material Constant)B(Material Constant)BNN3.3.电阻温度系数电阻温度系数(Thermal Coefficient ofResistance)(Thermal Coefficient ofResistance)(%/)(%/)4.4.耗散系数耗散系数(Dissipation Constant)(Dissipation Constant)H H5.5.时间常数时间常数(Timr Constant)(Timr Constant)本讲稿第三十七页，共四十二页伏安特性伏安特性的位置的位置在仪器仪表中的应用

38、在仪器仪表中的应用U m的左边的左边温温度度计计、温温度度差差计计、温温度度补补偿偿、微微小小温温度度检检测测、温温度度报报警警、温温度度继继电电器器、湿湿度度计计、分分子子量量测测定定、水水分分计计、热热计计、红红外外探探测器、热传导测定、比热测定测器、热传导测定、比热测定U m的附近的附近液位测定、液位检测液位测定、液位检测U m的右边的右边流速计、流量计、气体分析仪、真空计、热导分析流速计、流量计、气体分析仪、真空计、热导分析旁热型旁热型热敏电阻器热敏电阻器风速计、液面计、真空计风速计、液面计、真空计（一）检测和电路用的热敏电阻器（一）检测和电路用的热敏电阻器 （U m峰值电压）峰值电压

39、）检测用检测用的热敏电阻在仪表中的应用的热敏电阻在仪表中的应用 四、热敏电阻器的应用四、热敏电阻器的应用本讲稿第三十八页，共四十二页电路元件电路元件热敏电阻器在仪表中应用分类热敏电阻器在仪表中应用分类在仪器仪表中的应用在仪器仪表中的应用U m的左边的左边偏偏置置线线图图的的温温度度补补偿偿、仪仪表表温温度度补补偿偿、热热电电偶偶温温度补偿、晶体管温度补偿度补偿、晶体管温度补偿U m的附近的附近恒压电路、延迟电路、保护电路恒压电路、延迟电路、保护电路U m的右边的右边自动增益控制电路、自动增益控制电路、RC振荡器、振幅稳定电路振荡器、振幅稳定电路测测温温用用的的热热敏敏电电阻阻器器，其其工工作作

40、点点的的选选取取，由由热热敏敏电电阻阻的的伏安特性决定。伏安特性决定。伏安特性伏安特性的位置的位置本讲稿第三十九页，共四十二页温度检测用的各种热敏电阻器探头温度检测用的各种热敏电阻器探头1热敏电阻；热敏电阻；2铂丝；铂丝；3银焊；银焊；4钍镁丝；钍镁丝；5绝缘柱；绝缘柱；6玻璃玻璃（二）（二）测温用的热敏电阻器测温用的热敏电阻器1 1、各种热敏电阻传感器结构各种热敏电阻传感器结构本讲稿第四十页，共四十二页2 2、热敏电阻测温电桥热敏电阻测温电桥自热电桥及其等效电路自热电桥及其等效电路本讲稿第四十一页，共四十二页（三）热敏电阻作温度补偿用（三）热敏电阻作温度补偿用由由热热敏敏电电阻阻器器RT和和与与温温度度无无关关的的线线性性电电阻阻器器R1和和R2串串并并联联组组成成，补补偿偿温温度度范范围围为为T1T2。对对于于晶晶体体管管低低频频放放大大器器和和功功率率放放大大器器电电路路的的温温度度补补偿偿，可可用用下下列公式确定热敏电阻器的型号：列公式确定热敏电阻器的型号：R(T)R1R2RT温度补偿网络tn=-BN/T2T0为为25BN本讲稿第四十二页，共四十二页