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1、6.2 熱電阻傳感器,熱電阻傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的原理進行測溫的。 分類 熱電阻傳感器分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻兩大類, 一般把金屬熱電阻稱為熱電阻, 而把半導(dǎo)體熱電阻稱為熱敏電阻。,用于制造熱電阻的材料應(yīng)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(guān)系最好成線性, 物理化學性能穩(wěn)定, 復(fù)現(xiàn)性好等。目前最常用的熱電阻有鉑熱電阻和銅熱電阻。,6.2.1 金屬熱電阻,(1)鉑熱電阻 鉑熱電阻的特點是精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠, 所以在溫度傳感器中得到了廣泛應(yīng)用。按IEC標準, 鉑熱電阻的使用溫度范圍為-200650。鉑電阻阻值與溫度變化之間的關(guān)系可以近似用
2、下式表示為：,Rt和R0分別為t和0時電阻值; A、B和C為由實驗測得的溫度系數(shù)。,熱電阻在溫度t時的電阻值與R0 有關(guān)。目前我國規(guī)定工業(yè)用鉑熱電阻有R0=46和R0=100兩種, 它們的分度號分別為Pt46和Pt100, 分別有相應(yīng)分度表, 即Rt-t 的關(guān)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(yīng)的溫度值。, 鉑電阻分度表,(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, 它的測量范圍為-50+150。 銅熱電阻在測量范圍內(nèi)其電阻值與溫度的關(guān)系幾乎是線性的, 可近似地表示為:
3、 式中 為銅電阻的電阻溫度系數(shù), 取 =（4.254.28）10-3/。 ,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。,銅熱電組的兩種分度號為Cu50(R0=50)和Cu100（R0=100）。 ,6.2.2熱敏電阻 半導(dǎo)體熱敏電阻是利用半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質(zhì)制成的溫度敏感元件。半導(dǎo)體材料和金屬材料具有完全不同的導(dǎo)電機理，大多數(shù)金屬的電阻值隨溫度的升高而增大，而大多數(shù)半導(dǎo)體的電阻值隨溫度升高而急劇地下降。在溫度變化1時，金屬電阻的阻值變化0.4%0.6%，而半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值變化3%6%。由于半導(dǎo)體熱敏電阻隨溫度變化的靈敏度高，
4、因此可用它來測量0.01或更小的溫度差異。,熱敏電阻的溫度特性 按半導(dǎo)體電阻隨溫度變化特性不同，熱敏電阻可分為三種類型。負溫度系數(shù)（NTC）型熱敏電阻、正溫度系數(shù)（PTC）型熱敏電阻、臨界溫度系數(shù)（CTR）型熱敏電阻。它們的溫度特性曲線如圖所示。,各種熱敏電阻的特性,（1）NTC熱敏電阻 負溫度系數(shù)（NTC）型熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而下降。當溫度升高時，由于參與導(dǎo)電的載流子數(shù)增多，導(dǎo)致熱敏電阻的阻值下降。改變混合物的成分和配比就可以獲得測溫范圍、阻值及溫度系數(shù)不同的NTC熱敏電阻。NTC熱敏電阻特別適用于-100300之間的溫度測量。,（2）PTC熱敏電阻 PTC熱敏電阻主要采
5、用BaTiO3系列材料制成。從溫度特性曲線可見，當溫度超過某一數(shù)值（居里溫度點）時，其電阻值隨溫度的升高而急劇增大，當溫度低于居里溫度點時，具有半導(dǎo)體特性。改變PTC的材料成分，可以得到不同的居里溫度點。,（3）CTR熱敏電阻 CTR熱敏電阻采用V2O3系列材料制成，從溫度特性曲線可見，其電阻值隨溫度變化的特性屬劇變型，具有開關(guān)特性，主要用于溫度開關(guān)。,綜上所述，半導(dǎo)體熱敏電阻與金屬熱電阻相比較，具有以下優(yōu)點： 電阻溫度系數(shù)大，比金屬熱電阻約高49倍，靈敏度很高。 電阻率很大，可以制成極小的測溫電阻元件，熱慣性小。 阻值很大，其連接導(dǎo)線的電阻和接觸電阻可以忽略不計，因此測量電路無需采用三線制或四線制形式?？蓱?yīng)用于長達幾千米的遠距離溫度測量中。,結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長，在應(yīng)用過程中性能比較穩(wěn)定。 目前半導(dǎo)體熱敏電阻還存在一定的缺陷，主要是互換性和穩(wěn)定性不夠理想，雖然近幾年有明顯的改善，但仍然比不上金屬熱電阻；其次是它的非線性嚴重，且不能在高溫下使用，因此限制了應(yīng)用領(lǐng)域。,設(shè)計一種傳感器 2. 介紹一種日常生活中用到的傳感器的工作原理。 3. 出考題,
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