热电阻式传感器
第六章 温度测量--热电阻传感器
电阻式温度传感器电阻式传感器广泛应用于测量-200～960℃范围内的温度。
它是利用导体或半导体的电阻率随温度变化而变化原理而工作的，用仪表测量出电阻的变化，从而得到与电阻值相对应的温度值。
电阻式传感器按照其制造材料分可分为：金属（铂和铜）热电阻及半导体热电阻(热敏电阻)两大类。
一、 常用的金属热电阻金属热电阻传感器一般称作热电阻传感器，是利用金属导体的电阻值随温度的升高而增大的原理进行测温的。
温度是分子平均动能的标志，当温度升高，金属晶格的动能增加，从而导致振动加剧，使自由电子通过金属内部时阻碍增加，金属导电能力下降，即电阻增加。
通过测量导体的电阻变化情况就可以得到温度变化情况。
最基本的热电阻传感器由热电阻、连接导线及显示仪表组成，如图7-1所示。
主要制造材料是铂和铜。
测量温度范围-220～+850℃。
在特殊情况下，低温可测量至1K （-272℃），高温可测量至1000℃。
1、铂热电阻铂热电阻是目前公认的制造热电阻最好的材料，它性能稳定，重复性好，长时间稳定的复现性可达10-4 K ，是目前测温复现性最好的一种温度计。
同时其测量精度高。
在氧化性介质中、甚至在高温下，其物理、化学性能都很稳定，其阻值与温度之间几乎成线性变化。
但其在还原性介质中，特别是高温易从氧化物中还原出来的气体所污染，改变它的电阻与温度关系，此外其电阻温度系数小，价格较高。
因此，主要作为标准电阻温度计和高精度温度测量。
铂电阻的精度与铂的提纯程度有关，因此铂电阻的纯度是以W （100）表示：100)100(R R W =（6-1） W （100）越高，表示铂丝纯度越高。
国际实用温标规定，作为基准器的铂电阻，W （100）≥1.3925。
目前技术水平已达到W （100）＝1.3930，工业用铂电阻的纯度W （100）为1.387～1.390。
中国常用的铂电阻有两种，分度号分别为Pt50和Pt100。
即在0℃时电阻分别为50Ω和100Ω。
热电阻式温度传感器的标定与信号采集实验
热电阻式温度传感器的标定与信号采集实验首先，进行热电阻式温度传感器的标定实验。
标定实验的目的是确定热电阻的电阻-温度特性曲线。
实验步骤如下：1.准备实验装置：包括一个恒温水槽、一个热电阻式温度传感器、一个数字温度计和一个数字万用表。
2.将恒温水槽填满水，并设置所需的温度。
3.将热电阻式温度传感器插入恒温水槽中，确保传感器完全浸入水中且不触碰到水槽的底部或侧壁。
4.将数字温度计和数字万用表连接到热电阻式温度传感器的两端。
5.打开恒温水槽和仪器，等待一段时间，使系统温度稳定。
6.通过数字温度计测量传感器的温度，并记录在表中。
7.分别使用数字万用表测量传感器的电阻值，并记录在表中。
8.重复以上步骤，在不同温度下进行多次实验。
9.将实验得到的温度及对应的电阻值绘制成电阻-温度特性曲线。
完成了热电阻式温度传感器的标定实验后，就可以进行信号采集实验。
信号采集实验的目的是获取传感器输出的电信号。
实验步骤如下：1.准备实验装置：包括一个数据采集卡、一个计算机、一个热电阻式温度传感器和相关的连接线。
2.将数据采集卡插入计算机的插槽，并连接好相应的电源和信号线。
3.将热电阻式温度传感器的两端连接到数据采集卡的输入端。
4.打开计算机和数据采集卡的软件，并进行相应的设置，包括采样频率、采样时间等。
5.开始数据采集，并等待一段时间，直到采样完成。
6.将采集得到的数据导出到计算机中，并进行后续处理。
在信号采集实验中，可以通过数据采集卡采集到频率较高的传感器输出信号，可以进行频谱分析、信号处理等进一步的研究。
总之，热电阻式温度传感器的标定和信号采集实验是获取准确的温度值所必需的步骤。
标定实验可以用来确定热电阻的电阻-温度特性曲线，而信号采集实验则可以获取传感器输出的电信号，为后续的数据处理和分析提供基础。
安全检测与仪表课程热电阻式传感器
应用：点温、表面温度、温差、温场等测量 自动控制及电子线路的热补偿线路
热敏电阻的结构形式
构成：热敏探头、引线、壳体
热敏电阻外形
MF12型 NTC热敏电
学习查“铂热电阻分度表”
铂热电阻传感器
铂热电阻缺点：响应速度慢、容易破损、 难于测定狭窄位置的温度。
现逐渐使用能大幅度改善上述缺主要应用：钢铁、石油化工的各种工艺过程；纤 维等工业的热处理工艺；食品工业的各种自动装 置；空调、冷冻冷藏工业；宇航和航空、物化设 备及恒温槽
图2-24 MQN型气敏电阻结构及测量电路
MQN型气敏半导体器 件是由塑料底座、电 极引线、不锈钢网罩、 气敏烧结体以及包裹 在烧结体中的两组铂 丝组成。一组铂丝为 工作电极，另一组 （下图中的左边铂丝） 为加热电极兼工作电 极。
气敏电阻工作时必须加热到200300℃，其目的 是加速被测气体的化学吸附和电离的过程并烧去气敏 电阻表面的污物（起清洁作用）。
1、金属热电阻传感器
－200～+500℃范围的温度测量 特点：精度高、适于测低温。
2、半导体热敏电阻传感器
应用范围很广，可在宇宙航船、医学、工业及家用电 器等方面用作测温、控温、温度补偿、流速测量、液 面指示等。
1、金属热电阻传感器
工业广泛使用，－200～+500℃范围温度测量。 在特殊情况下，测量的低温端可达3.4K，甚至更 低，1K左右。高温端可测到1000℃。 温度测量的特点：精度高、适于测低温。 传感器的测量电路：经常使用电桥, 精度较高的 是自动电桥。 为消除由于连接导线电阻随环境温度变化而造成 的测量误差，常采用三线制和四线制连接法。
金属热电阻式传感器的工作原理
金属热电阻式传感器的工作原理金属热电阻式传感器是一种常见的温度传感器，它利用金属材料在温度变化时电阻值发生变化的特性来测量温度。
它通常用于工业控制系统、汽车工业、医疗设备、家用电器等领域。
本文将详细介绍金属热电阻式传感器的工作原理，包括其结构、工作原理、特点以及应用。
一、金属热电阻式传感器的结构金属热电阻式传感器的结构通常由测温元件、导线和外壳组成。
1. 测温元件测温元件是金属热电阻式传感器的核心部件，主要由金属丝（通常为铂、镍等）制成。
这些金属丝具有温度与电阻呈线性关系的特性，因此可以通过测量电阻的变化来确定温度的变化。
2. 导线导线是将测温元件连接到测量仪表或控制系统的部分，通常由耐高温材料制成，以确保传感器能够正确传输温度信息。
3. 外壳外壳是保护传感器内部结构的外部部分，通常由不锈钢或其他耐腐蚀材料制成，以确保传感器能够在恶劣的工作环境中正常工作。
二、金属热电阻式传感器的工作原理金属热电阻式传感器利用金属材料在温度变化时电阻值发生变化的特性来测量温度。
其工作原理主要体现在热电阻效应和温度-电阻特性两个方面。
1. 热电阻效应金属材料在温度变化时会引起自身电阻值的变化，这一现象称为热电阻效应。
具体来说，随着温度的升高，金属材料的电阻值会增加，反之则减小。
这种线性关系使得金属热电阻式传感器可以通过测量电阻的变化来确定温度的变化。
2. 温度-电阻特性金属热电阻式传感器的工作原理还涉及到金属材料的温度-电阻特性。
不同金属的温度-电阻特性并不相同，因此在制造金属热电阻式传感器时，通常会选用具有良好温度-电阻特性的金属材料，例如铂、镍等。
利用这些金属材料的特性，传感器可以实现对温度的准确测量。
综合上述两点，金属热电阻式传感器的工作原理可以总结为：利用金属材料在温度变化时电阻值发生变化的特性，通过测量电阻值来确定温度的变化。
这种工作原理使得金属热电阻式传感器能够实现对温度的准确测量，并在工业控制系统、汽车工业、医疗设备、家用电器等领域得到广泛应用。
温度传感器分类与特点
温度传感器分类与特点1.热电阻温度传感器（RTD）：热电阻温度传感器是一种基于电阻值随温度变化的原理工作的传感器。
常见的热电阻材料有铂（Pt100、Pt1000）、镍（Ni100、Ni1000）等。
热电阻温度传感器具有较高的精度、较宽的测量范围和较好的线性特性。
但是，它们的响应时间较慢，对环境干扰较为敏感。
2.热敏电阻温度传感器（NTC）：热敏电阻温度传感器是一种采用热敏电阻材料工作的传感器，其电阻值随温度变化。
常见的热敏电阻材料有氧化锡（SnO2）、氧化镁（MgO）等。
热敏电阻温度传感器具有较高的灵敏度和较低的成本，适用于大量应用场合。
但是，由于其非线性特性，需要进行校准和补偿，测量精度相对较低。
3.热电偶温度传感器：热电偶温度传感器是基于两种不同金属的电动势随温度变化的原理工作的传感器。
常见的热电偶有铜-铜镍（Type T）、铁-铜镍（Type J）等。
热电偶温度传感器具有较大的测量范围、良好的线性特性和较快的响应速度。
但是，由于热电偶两端的接触材料不同，容易受到外界电磁干扰的影响。
4.热电堆温度传感器：热电堆温度传感器是一种由多个热电偶组成的传感器，用于测量较高温度下的温度变化。
热电堆温度传感器具有较高的测量精度和较大的温度范围，适用于高温环境。
但是，由于需要多个热电偶的组合，造成了较高的成本。
5.红外温度传感器：红外温度传感器是一种基于物体放射出的红外线辐射功率与其温度成正比的原理工作的传感器。
红外温度传感器具有非接触式测量、快速响应和长测量距离等特点。
但是，其测量精度受到环境因素的影响较大，同时需要针对不同物体进行校准。
总的来说，不同类型的温度传感器各具特点，适用于不同的应用场合。
选择合适的温度传感器需要根据测量范围、精度要求、响应速度以及环境干扰等因素综合考虑。
金属热电阻式传感器的工作原理
金属热电阻式传感器的工作原理
一、引言
在我们的日常生活中，温度的影响无处不在。
无论是季节的变换，还是烹饪美食，或是掌握工业过程的每一个环节，温度都是我们关注的重点。
为了更准确地测量和控制温度，我们引入了金属热电阻式传感器。
这是一种基于金属热电阻效应，能将温度变化转化为电信号的传感器。
那么，这种传感器是如何工作的呢？本文将深入探讨这一问题。
二、金属热电阻式传感器的原理
金属热电阻式传感器的工作原理基于金属热电阻效应。
简单来说，就是一些金属材料（如铂、镍）的电阻会随着温度的变化而变化。
这种特性使得金属热电阻式传感器能够精确地测量温度。
具体来说，当温度升高时，金属的原子振动加剧，阻碍电子的流动，从而增加电阻。
相反，当温度降低时，电阻减小。
这一特性为我们提供了一种测量温度的新方法。
三、金属热电阻式传感器的应用
金属热电阻式传感器因其精度高、稳定性好、响应时间快等优点，被广泛应用于各种领域。
比如在医疗领域，可以通过测量患者的体温，来监测其健康状况。
在工业生产中，可以用于控制各种化学反应的温度，保证产品质量。
四、结论
通过以上分析，我们可以看到金属热电阻式传感器的工作原理以及其在各个领域的应用。
这种传感器以其独特的优点，让我们对温度的测量和控制有了更精确的手段。
然而，随着科技的发展，我们还需要进一步探索和研究金属热电阻式传感器的性能优化和新应用领域。
例如，如何提高其响应速度、降低成本、增加稳定性以及适应更多环境下的测量等。
只有这样，我们才能更好地利用这种传感器为我们的生活和工作服务。
2.3热电阻
热电阻三线制电桥电路
2.3.3 热敏电阻
半导体热敏电阻简称热敏电阻，是一种新型的半导体 测温元件。 热敏电阻是利用某些金属氧化物或单晶锗、硅等材料， 按特定工艺制成的感温元件。热敏电阻可分为三种类型， 即： 正温度系数（PTC）热敏电阻 负温度系数（NTC）热敏电阻 在某一特定温度下电阻值会发生突变的临界温度电阻器 （CTR）。
AD590集成温度传感器
（a）外形；（b）电路符号；（c）输出特性
下图是一个实际的测量电路。图中 AD581 输出一个标准的 +10．000伏电压，RP1用来调零，RP2用来调满刻度。AD590输 出电流在R1和RPl上产生压降，该电压经过运算放大后输出。调 整过程分别在0℃和100℃两点温度进行，通过运算放大器A放大 使输出灵敏度为 100mV／℃，即在0℃时调整RP1使输出0V，在 100℃时调整RP2使输出10V。
热敏电阻的（Rt—t）特性
1-负指数型NTC； 2-突变型NTC；3-突变型PTC ；4-线性型PTC
各种热敏电阻的特性曲线
热敏电阻的外形、结构及符号
a）圆片型热敏电阻 b）柱型热敏电阻 c）珠型热敏电阻 d）铠装型 e）厚膜型 f）图形符号 1—热敏电阻 2—玻璃外壳 3—引出线 4—紫铜外壳 5—传热安装孔
MF5A-3型热敏电阻
（参考深圳科蓬达电子有限公司资料）
非标热敏电阻
非标热敏电阻（续）
非标热敏电阻（续）
热敏电阻温度面板表
热敏电阻
LCD
热敏电阻体温表
热敏电阻体温表的调试、标定方法
调试时， 应该先调哪一 只电位器，再 调哪一只电位 器？
2.3.4 热敏电阻的应用
NTC热敏电阻主要用于温度测量和补偿。 PTC突变型热敏电阻主要用作温度开关，PTC缓变 型热敏电阻主要用于在较宽的温度范围内进行温 度补偿或温度测量。 CTR热敏电阻主要用作温度开关。
热电阻式传感器原理
可小到毫秒级；元件本身的电阻值可达 阻的影响相当小，可以不考虑。
，故测量时引线电
但是，热敏电阻的缺点是非线性大，在实际使用时要进行线性
化处理；同时它对环境温度敏感，测量时易受到干扰。
2）热敏电阻的结构
热敏电阻主要由热敏元件、引线、壳体组成，其结构及符号如
图所示。根据不同的使用情况，可封装成不同的形状，常见的
22.80 64.30 134.70 172.16 208.45 243.59 277.56 310.38 342.03 372.52
.
6
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铁和镍这两种金属的电阻温度系数较高，电阻率较大，因此可 制成体积小、灵敏度高的电阻温度计，但由于有易氧化、化学稳定 性差、不易提纯和非线性等严重缺点，目前应用较少。
.
7
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热电阻
热电阻
热电阻
两线制
三线制
四线制
图 热电阻测量电路内部引线方式
.
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热电阻的接法
1-热电阻感温元件； 2、4-引线； 3－接线盒； 5－显示仪表；
图 三线制接法
.
9
三线制与两线制的对比
.
10
热电阻结构
普通热电阻
接线盒 连接 法兰 保护 套管
.
11
半导体热敏电阻
▪ 温度特性热敏电阻可分为两类，随温度上升电阻 增加的为正温度系数热敏电阻，反之为负温度系 数热敏电阻。
.
12
3.7.2 热敏电阻式传感器
热敏电阻是由金属氧化物（NiO、MnO2、 CuO、TiO2等）的粉末按照一定比例混合烧结而 成的半导体。
1）热敏电阻的温度特性
电阻式温度传感器
10、负温度系数的热敏电阻也称为（NTC ） 热敏电阻，大多都具有很（ 高 ）的负电 阻温度系数。当温度升高时，其电阻值随 之（ 减小）
二、判断题 1、半导体热敏电阻常用做温度传感器，这是
因为温度越高，它的电阻值越大（X ） 2、电蔚斗能够自动控制温度的原因是因为它
装有双金属片温度传感器，这种传感器的 作用是控制电路的通断（ √ ）
.
2. 华氏温标 规定一定浓度的盐水凝固时的温度定为0℉，把纯水凝固时的 温度定为32℉，把标准大气压下水沸腾的温度定为212℉，用℉代表华氏温 度。华氏温标与摄氏温标的关系式为：
oFoC1.832
3. 热力学温标 （物理学中的绝对温度）国际单位制的基本温标。符号T， 单位为开尔文，符号为K。热力学温标以水的固、液、气三态平衡共存时的 温度为基本定点，并规定其温度为273.15K。热力学温标与摄氏温标存在着 下述的关系：
传统的分立式温度传感器输出的是模拟电信号 模拟集成温度传感器的输出是模拟电信号 智能数字温度传感器输出的是数字信号
.
在本模块中，温度传感器的分类主要以 测温原理为依据，介绍最为常见的电阻式 温度传感器和热电偶温度传感器。
.
在现代机加工过程中常常使用数控机床(见下左图)， 机床中电动机的旋转、移动部件的移动、切削等都会 产生热量(见下右图)，且温度分布不均匀，造成温差， 使机床产生热变形影响零件加工精度。为了避免温度 产生的影响,可在机床上某些部位装设温度传感器,感 受温度信号并将其转换成电信号送给控制系统，控制 冷却液流量，以便控制温度。
若往ptc热敏电阻rt上擦一些酒精指针将向移动增大电阻值温度424从宏观性质讲温度表示了物体6按照感温元件是否与被测温对象相接触来分温度传感器可分为和非接触式温度传冷热摄氏温标接触式模拟电信号模拟电信号数字信号438导体或半导体材料的电阻值随变化而变化的现象称为效应电阻式温度传感器就是利用效应制9热电阻按使用的材料来分可分为两大类一种是由导体铂铜镍等制成的感温元件称为简称热电阻
第二章 热电阻传感器[2]
![第二章 热电阻传感器[2]](https://img.taocdn.com/s3/m/0da107d3240c844769eaeec0.png)
第二章热电阻传感器热电阻传感器主要用于测量温度及与温度有关的参量。
在工业上，它被广泛用来测量0200~960C -范围内的温度。
热电阻按性质不同，可分为金属热电阻和半导体热电阻两类。
前者仍称为热电阻，而后者的灵敏度比前者高十几倍以上，又称为热敏电阻。
第一节 热电阻一、常用热电阻在金属中，载流子为自由电子，当温度升高时，虽然自由电子数目基本不变（当温度变化范围不是很大时），但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。
热电阻就要是利用电阻随温度升高而增大这一特性来测量温度的。
目前较为广泛应用的热电阻材料是铂、铜、镍、铁和铑铁合金等，而常用的是铂、铜，他们的电阻温度系数在33~610/C -︒⨯范围内。
作为测温用的热电阻材料，希望具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。
在铂、铜中，铂的性能最好，采用特殊的0200~960C -；铜电阻价廉并且线性较好，但温度高易氧化，故只适用于温度较低050~150C -+的环境中，目前已逐渐被铂电阻所取代。
（一）、铂热电阻铂材料的优点为：物理、化学性能极为稳定尤其是耐氧化能力很强，并且在很宽的温度范围内（1200℃以下）均可保持上述特性；易于提纯，复制性好，有良好的工艺性，可以制成极细的铂丝或极薄的铂箔；电阻率较高。
缺点是：电阻温度系数较小；在还原介质中工作时易被沾污变脆；价格较高。
铂热电阻的阻值与温度的关系近似线性，其特性方程为当-200℃≤t ≤0℃时： 230R 1(100)t R At Bt C t t ⎡⎤=+++-⎣⎦（2–1） 当0℃≤t ≤960℃时： 20R (1)t R At Bt =++ （2–2）式中R t ——温度为t ℃时铂热电阻的阻值，单位为Ω；0R ——温度为0℃时铂热电阻的阻值，单位为Ω；A 、B 、C ——温度系数，它们的数值分别为3023.9080210(1/)A C -=⨯，705.80210(1/)B C -=-⨯，12044.2735010(1/)C C -=-⨯。
热电阻传感器的工作原理
热电阻传感器的工作原理
热电阻传感器是一种温度测量传感器，它基于材料的温度变化对电阻值的影响进行温度检测。
其工作原理可以概括为：
1. 基本原理：热电阻传感器利用材料电阻随温度变化的特性，通过测量电阻值来推断温度的变化。
2. 物理机制：热电阻传感器通常是由金属或半导体材料制成的，这些材料具有随温度变化而改变的电阻特性。
当材料受到温度变化时，材料的电阻值也会发生对应的变化。
3. 温度-电阻特性：不同材料对温度的响应不同，但通常情况下，材料的电阻值会随着温度的升高而增加，或者随着温度的降低而减小。
这种温度-电阻的关系可以通过特定的公式或者
查找表来表示。
4. 电路连接：热电阻传感器通常被连接到一个测量电路中，这个电路通过读取传感器的电阻值来推断温度的变化。
电路会提供所需的电流或电压供给到传感器上，并测量传感器两端的电压或电流值，进而推算出传感器的电阻值。
5. 温度测量：通过将传感器的电阻值与已知的温度-电阻关系
进行比较，可以推算出当前的温度。
这可以利用已知的校准数据或者热电阻传感器的特性曲线来实现。
总结起来，热电阻传感器通过测量材料电阻值与温度的关系，利用已知的电阻-温度特性来推算出环境温度。
多点测温式热电阻温度传感器设备工艺原理
多点测温式热电阻温度传感器设备工艺原理1. 热电阻温度传感器简介热电阻温度传感器利用材料热电效应来测量温度的变化，在工业自动化、石油化工、食品医药等领域得到广泛应用。
热电阻温度传感器通常由热敏电阻元件、接线盒、连接电缆等组成，其中热敏电阻元件是整个传感器的核心部件，其质量和工艺对传感器的温度测量精度有重要影响。
2. 单点测温式热电阻温度传感器单点测温式热电阻温度传感器是最基本的热电阻温度传感器类型，常用于测量单点位置的温度变化。
其工作原理如下：热电阻元件通过连接电缆与测量仪表相连，将电压信号转换为相应的温度值。
单点测温式热电阻温度传感器通常采用PT100或PT1000作为热敏电阻元件，可以测量的温度范围为-200℃~+600℃，测量精度为±（0.15+0.002|t|）℃，其中|t|表示温度值的绝对值。
3. 多点测温式热电阻温度传感器多点测温式热电阻温度传感器相比单点测温式热电阻温度传感器，可以同时测量多个位置的温度变化，常用于工业、石油化工等领域多点温度控制和监测。
其工作原理主要包括两种类型：串联式和并联式。
3.1 串联式多点测温式热电阻温度传感器串联式多点测温式热电阻温度传感器包含多个热敏电阻元件，这些元件串联起来，形成一个热电阻网络，用于测量多个位置的温度。
该传感器工作原理如下：热电阻元件串联，将电压信号传给测量仪表，由仪表通过多点校正算法计算出各个位置的温度值。
串联式多点测温式热电阻温度传感器采用PT100或PT1000作为热敏电阻元件，可以测量的温度范围为-200℃~+600℃，测量精度为±（0.15+0.002|t|）℃。
3.2 并联式多点测温式热电阻温度传感器并联式多点测温式热电阻温度传感器也包含多个热敏电阻元件，但这些元件并联起来，从而在同一温度范围内测量多个位置的温度变化。
该传感器工作原理如下：并联式多点测温式热电阻温度传感器中的多个热敏电阻元件并联，将电压信号通过交流桥电路转换成温度信号。
热电阻传感器是利用导体的电阻随温度变化的特性
热电阻传感器是利用导体的电阻随温度变化的特性，对温度和温度有关的参数进行检测的装置。
热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。
大多数热电阻在温度升高1℃时电阻值将增加0.4% ~ 0.6%。
热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。
热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。
在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。
目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。
用于测量-200℃～+500℃范围内的温度。
并且随着科技的发展热电阻传感器的测温范围也随着扩展，低温方面已成功地应用于 1 ~ 3K的温度测量中，高温方面也出现了多种用于1000 ~ 1300℃的热电阻传感器。
光敏二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。
它的核心部分也是一个PN结，和普通二极管相比，在结构上不同的是，为了便于接受入射光照，PN结面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。
光敏二极管是在反向电压作用之下工作的。
没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流。
当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子---空穴对，称为光生载流子。
它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大。
这种特性称为“光电导”。
光敏二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。
如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。
光敏二极管、光敏三极管是电子电路中广泛采用的光敏器件。
光敏二极管和普通二极管一样具有一个PN结，不同之处是在光敏二极管的外壳上有一个透明的窗口以接收光线照射，实现光电转换，在电路图中文字符号一般为VD。
热电偶温度传感器
热电偶温度传感器热电阻温度传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的一种传感器温度计。
热电阻温度传感器分为金属热电阻和半导体热敏电阻两大类。
热电阻广泛用于测量—200～+850°C范围内的温度，少数情况下，低温可测至1K，高温达1000°C。
热电阻传感器由热电阻、连接导线及显示仪表构成，热电阻也可以与温度变送器连接，将温度转换为标准电流信号输出。
用于制造热电阻的材料应具有尽可能大和稳定的电阻温度系数和电阻率，输出呈线性，物理化学性能稳定，复线性好等。
目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻。
目录工作方式优点选型资料影响测量的因素工作方式热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件，通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机掌控装置或者其它一次仪表上。
工业用热电阻安装在生产现场，与掌控室之间存在肯定的距离，因此热电阻的引线对测量结果会有较大的影响。
国标热电阻的引线重要有三种方式1二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制：这种引线方法很简单，但由于连接导线必定存在引线电阻r，r大小与导线的材质和长度的因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合2三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的除去引线电阻的影响，是工业过程掌控中的最常用的。
3四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻供给恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至二次仪表。
可见这种引线方式可完全除去引线的电阻影响，重要用于高精度的温度检测。
热电阻采纳三线制接法。
采纳三线制是为了除去连接导线电阻引起的测量误差。
这是由于测量热电阻的电路一般是不平衡电桥。
热电阻作为电桥的一个桥臂电阻，其连接导线（从热电阻到中控室）也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电阻是未知的且随环境温度变化，造成测量误差。
电阻式传感器的常用种类
电阻式传感器是将被测量，如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理量转换式成电阻值这样的一种器件。
主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器件。
1、电阻应变式传感器传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外力作用下产生机械形变，从而使电阻值随之发生相应的变化。
电阻应变片主要有金属和半导体两类，金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。
半导体应变片具有灵敏度高（通常是丝式、箔式的几十倍）、横向效应小等优点。
2、压阻式传感器压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。
其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。
当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出。
用作压阻式传感器的基片（或称膜片）材料主要为硅片和锗片，硅片为敏感材料而制成的硅压阻传感器越来越受到人们的重视，尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为普遍。
3、热电阻传感器热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。
在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。
目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。
用于测量-200℃～+500℃范围内的温度。
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电阻式温度传感器原理
电阻式温度传感器原理
电阻式温度传感器是一种常用的温度测量装置，它基于电阻体的温度特性来实现温度测量。
电阻式温度传感器的工作原理是利用电阻体的电阻随温度的变化而变化的特性。
一般情况下，电阻体的电阻随着温度的升高而增大，反之则减小。
这种变化可以用线性关系或非线性关系来描述。
其中，最常用的线性关系是以铂金材料为基础的
PT100和PT1000电阻式温度传感器，非线性关系则由热敏电
阻（如NTC和PTC）来描述。
在电阻式温度传感器中，电阻体通常被安装在一个绝缘外壳内，并与被测温度直接接触。
当传感器暴露在被测介质中时，介质的温度将通过热传导效应传递给电阻体。
随着温度的变化，电阻体的电阻值也随之变化。
此时，我们可以通过测量电阻体的电阻值来确定被测介质的温度。
为了测量电阻体的电阻值，通常需要将电阻体与电路连接起来，形成一个电阻测量电路。
该电路中一般会有一个电流源，通过电阻体产生电流，以及一个电压检测装置，用于测量电阻体的电压降。
根据欧姆定律，通过测量电阻体两端的电压降和电流大小，我们可以计算出电阻体的电阻值。
为了提高测量精度和稳定性，电阻式温度传感器通常会进行定标和校准。
定标是指在已知温度下测量电阻体的电阻值，用于建立电阻-温度的对应关系。
而校准则是通过与标准温度计进
行对比，对测量到的温度进行修正，以提高测量的准确性。
总之，电阻式温度传感器的原理是利用电阻体电阻随温度变化的特性来实现温度测量，通过测量电阻体的电阻值，可以确定被测介质的温度。
热电阻式传感器
热电阻式传感器
热电阻式传感器是一种常用的温度传感器，它使用了热电效应来测量物体的温度变化。
热电阻式传感器具有精度高、响应快、可靠性好、适用范围广等优点，在工业生产、医疗
器械、军事等领域得到了广泛应用。
热电阻式传感器的工作原理是利用热电阻特性，即电阻值随温度的变化而变化，将温
度转换为电阻变化的信号。
由于热电阻的材料不同，其电阻随温度变化的特性也不同，常
见的热电阻材料有铜、铁、镍、铂等。
其中铂热电阻的精度最高，是现代常用的热电阻材
料之一。
热电阻式传感器的结构简单，一般由一个薄片形式的热敏电阻和引线构成。
热敏电阻
的电阻值与温度成正比，引线将电阻值的变化转换为电信号输出。
为了确保精度和稳定性，热电阻式传感器通常采用四线制、三线制或二线制电路连接方式。
其中四线制电路连接方
式最精确，被广泛应用于精度要求较高的场合。
热电阻式传感器的优点在于其精度高、响应快且适用范围广。
相比于其他类型的温度
传感器，热电阻式传感器的精确度更高，可达到0.01℃的级别。
同时，热电阻式传感器响应速度快，可以在几毫秒内输出温度变化的信号。
此外，热电阻式传感器可适用于工作温
度范围广，通常可以测量负50 ℃至500 ℃ 的温度范围。
需要注意的是，热电阻式传感器的精度和灵敏度依赖于其结构和使用条件。
在实际应
用中，需根据具体使用条件选择合适的热电阻材料和连接方式，以保证传感器的准确度和
稳定性。
此外，热电阻式传感器也需要进行定期校准和维护，以保证其工作性能。
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B( 1 1 − ) T1 T1
R
A=
RT1
e T1T 2 RT1 B= ln T 2 −T1 RT 2
T
B B RT = R0 exp − T T0
273.15K） T0 —— 0 ℃ （273.15K） R0 —— 0 ℃ 时的阻值
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能量灵敏度G ⑷ 能量灵敏度 （W） 使热敏电阻的阻值变化1％所需耗散的功率。 使热敏电阻的阻值变化 ％所需耗散的功率。
G = ( H / α ) × 100
时间常数τ 温度为T ⑸ 时间常数 温度为 0的热敏电阻突然置于温度 的介质中，热敏电阻的温度增量∆T= 0.63 为T 的介质中，热敏电阻的温度增量 (T－T0) 时所需的时间。 时所需的时间。
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NTC热敏电阻 NTC热敏电阻
1. 热敏电阻的主要特性 2. 热敏电阻的结构 3. 热敏电阻的主要参数 4. 热敏电阻的线性化
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1. 热敏电阻的主要特性
⑴ 温度特性 ⑵ 伏安特性
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⑴ 温度特性
NTC型热敏电阻，在较小的温度范围内，电阻-温度特性 型热敏电阻，在较小的温度范围内，电阻 温度特性 型热敏电阻
标称电阻值R 在环境温度为25± ℃ ⑴ 标称电阻值 H 在环境温度为 ±0.2℃时测得 的电阻值，又称冷电阻。 的电阻值，又称冷电阻。其大小取决于热敏电 阻的材料和几何尺寸。 阻的材料和几何尺寸。 耗散系数H ⑵ 耗散系数H 指热敏电阻的温度与周围介质的 温度相差1℃ 时热敏电阻所耗散的功率， 温度相差 ℃ 时热敏电阻所耗散的功率 ， 单位 为mW /℃； ℃ 热容量C 热敏电阻的温度变化1℃ ⑶ 热容量 热敏电阻的温度变化 ℃所需吸收或 释放的热量，单位为J／ 释放的热量，单位为 ／℃；
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2. 热电阻的结构
普 通 工 业 用 热 电 阻 式 ห้องสมุดไป่ตู้ 度 传 感 器
铜热电阻结构示意图
铂热电阻结构示意图
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半导体热敏电阻
利用半导体的电阻值随温度显著变化的特性制成 利用半导体的电阻值随温度显著变化的特性制成 电阻值随温度显著变化 金属氧化物和化合物按不同的配方比例 按不同的配方比例烧结 由金属氧化物和化合物按不同的配方比例烧结 优 点： (1) 热敏电阻的温度系数比金属大（4～9倍） 热敏电阻的温度系数比金属大（ ～ 倍 (2) 电阻率大，体积小，热惯性小，适于测量点温、 电阻率大，体积小，热惯性小，适于测量点温、 表面温度及快速变化的温度。 表面温度及快速变化的温度。 (3) 结构简单、机械性能好。 结构简单、机械性能好。 缺点：线性度较差，复现性和互换性较差。 缺点：线性度较差，复现性和互换性较差。
4、NTC的线性化处理 NTC的线性化处理
电阻网络（线性化网络）：精密电阻与热敏电阻串、并联 电阻网络（线性化网络）：精密电阻与热敏电阻串、 ）：精密电阻与热敏电阻串 1、串联法
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2. 热敏电阻的结构
构成：热敏探头、引线、 构成：热敏探头、引线、壳体 二端和三端器件： 二端和三端器件： 为直热式， 为直热式 ， 即热敏电阻直接由连接的电路 获得功率； 获得功率； 四端器件： 四端器件：旁热式
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热敏电阻的结构形式
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3. 热敏电阻的主要参数
⑴ 铂热电阻 目前最好材料
长时间稳定的复现性可达10 长时间稳定的复现性可达 -4 K ，是目前测温 复现性最好的一种温度计。 复现性最好的一种温度计。= R0
W（100）越高，表示铂丝纯度越高， （ ）越高，表示铂丝纯度越高， 国际实用温标规定，作为基准器的铂电阻， （ 国际实用温标规定，作为基准器的铂电阻，W（100）≥1.3925 ） 目前技术水平已达到W（ ）＝ ）＝1.3930， 目前技术水平已达到 （100）＝ ， 工业用铂电阻的纯度W（ ） 工业用铂电阻的纯度 （100）为1.387～1.390。 ～ 。
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⑵ 伏安特性
在稳态情况下，通过热敏电阻的电流 与其两 在稳态情况下，通过热敏电阻的电流I与其两 端的电压U之间的关系 之间的关系， 端的电压 之间的关系，
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伏安特性
当流过热敏电阻的电流很小时: 当流过热敏电阻的电流很小时 不足以使之加热。电阻值只决定于环境温度， 不足以使之加热 。 电阻值只决定于环境温度 ， 伏安特性 是直线，遵循欧姆定律。主要用来测温。 是直线，遵循欧姆定律。主要用来测温。 测温 当电流增大到一定值时： 当电流增大到一定值时： 流过热敏电阻的电流使之加热，本身温度升高， 流过热敏电阻的电流使之加热 ， 本身温度升高 ， 出现 负阻特性。因电阻减小，即使电流增大， 负阻特性 。 因电阻减小 ， 即使电流增大 ， 端电压反而 下降。其所能升高的温度与环境条件(周围介质温度及 下降。 其所能升高的温度与环境条件 周围介质温度及 散热条件)有关 当电流和周围介质温度一定时， 有关。 散热条件 有关。当电流和周围介质温度一定时，热敏 电阻的电阻值取决于介质的流速、流量、 电阻的电阻值取决于介质的流速 、 流量 、 密度等散热 条件。可用它来测量流体速度和介质密度 测量流体速度和介质密度。 条件。可用它来测量流体速度和介质密度。
CTR热敏电阻－负温度系数 热敏电阻－ 热敏电阻
以三氧化二钒与钡、硅等氧化物，在磷、 以三氧化二钒与钡、硅等氧化物，在磷、硅氧化 物的弱还原气氛中混合烧结而成 用途：温度开关。 用途：温度开关。
NTC热敏电阻－很高的负电阻温度系数 热敏电阻－ 热敏电阻
主要由Mn、Co、Ni、Fe、Cu等过渡金属氧化物 、 、 、 、 等过渡金属氧化物 主要由 混合烧结而成 应用：点温、表面温度、温差、 应用：点温、表面温度、温差、温场等测量 自动控制及电子线路的热补偿线路
τ =C/H
额定功率P 在标准压力（ ⑹ 额定功率 E 在标准压力（750mmHg）和规 ） 定的最高环境温度下， 定的最高环境温度下，热敏电阻长期连续使用 所允许的耗散功率，单位为W。在实际使用时， 所允许的耗散功率，单位为 。在实际使用时， 热敏电阻所消耗的功率不得超过额定功率
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值及R 代入式就确定了热敏电阻的温度特性: 将B值及 0=R20 代入式就确定了热敏电阻的温度特性 值及
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热敏电阻的电阻温度系数
热敏电阻在其本身温度变化1℃ 热敏电阻在其本身温度变化 ℃时，电阻值的相对变化量
1 dRT B α= =− 2 RT dT T
B和α值是表征热敏电阻材料性能的两个重要参数， 和 值是表征热敏电阻材料性能的两个重要参数 值是表征热敏电阻材料性能的两个重要参数， 热敏电阻的电阻温度系数比金属丝的高很多， 热敏电阻的电阻温度系数比金属丝的高很多， 所以它的灵敏度很高。 所以它的灵敏度很高。
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热敏电阻分类：
正温度系数(PTC) 正温度系数 负温度系数(NTC) 负温度系数 临界温度系数(CTR) 临界温度系数
热敏电阻典型特性
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PTC热敏电阻－正温度系数 热敏电阻－ 热敏电阻
钛酸钡掺合稀土元素烧结而成 用途：彩电消磁，各种电器设备的过热保护， 用途：彩电消磁，各种电器设备的过热保护， 发热源的定温控制， 发热源的定温控制，限流元件。
RT B = ln R 0
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1 1 − T T 0
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1、NTC的 R-T 特性 NTC的
RT = Ae RT1 = Ae RT 2 = Ae
B T
试验求A 试验求A、B： T1 → RT1
B T1
B T2
÷
B T1
T 2 → RT 2
RT = R0 e
1 1 B − T T 0
= R0 e
1 1 B 273 + t − 273 + t 0
热敏电阻在绝对温度T， 时的阻值()； 式中 RT , R0——热敏电阻在绝对温度 ，T0时的阻值 ； 热敏电阻在绝对温度 T0, T ——介质的起始温度和变化温度（K）； 介质的起始温度和变化温度（ ）； 介质的起始温度和变化温度 t0 , t ——介质的起始温度和变化温度（℃）； 介质的起始温度和变化温度（ 介质的起始温度和变化温度 B ——热敏电阻材料常数，一般为 热敏电阻材料常数， 热敏电阻材料常数 一般为2000～6000K， ～ ， 其大小取决于热敏电阻的材料。 其大小取决于热敏电阻的材料。
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1. 常用热电阻
⑴ 铂热电阻 主要作为标准电阻温度计， 主要作为标准电阻温度计，广泛应用于温度 基准、标准的传递。 基准、标准的传递。 ⑵ 铜热电阻 测量精度要求不高且温度较低的场合， 测量精度要求不高且温度较低的场合，测量 范围一般为―50～150℃。 范围一般为 ～ ℃
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热电阻式传感器
金属热电阻 半导体热敏电阻 热电阻式传感器的应用
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金属热电阻
热电阻＝电阻体（最主要部分） 绝缘套管＋ 热电阻＝电阻体（最主要部分）＋绝缘套管＋接线盒 作为热电阻的材料要求： 作为热电阻的材料要求： 电阻温度系数要大，以提高热电阻的灵敏度； 电阻温度系数要大，以提高热电阻的灵敏度； 电阻率尽可能大，以便减小电阻体尺寸； 电阻率尽可能大，以便减小电阻体尺寸； 热容量要小，以便提高热电阻的响应速度； 热容量要小，以便提高热电阻的响应速度； 在测量范围内，应具有稳定的物理和化学性能； 在测量范围内，应具有稳定的物理和化学性能； 电阻与温度的关系最好接近于线性； 电阻与温度的关系最好接近于线性； 应有良好的可加工性，且价格便宜。 应有良好的可加工性，且价格便宜。 使用最广泛的热电阻材料是铂和铜