2-2检测课件(第二章,第2~4节)2013-3-19

热敏电阻的外形、结构及符号
a）圆片形 b）柱形 c）珠形 d）铠装型 e）厚膜型 f）贴片式 g）图形符号 1－热敏电阻 2－玻璃外壳 3－引出线 4－纯铜外壳 5－传热安装孔
PTC热敏电阻
在钛酸钡里掺杂其它的多晶陶瓷材料,压制成圆片等 形状, 烧结而成PTC热敏电阻，属于临界温度型(CTR)。 当温度上升到某临界点时,其电阻值突然上升,可用于电 路的限流、过载保护。大功率PTC还可用作暖风机中的 加热元件。
由以上分析可知，必须使用负温度系数的突变型热 敏电阻与继电器串联。温度突变点应略高于电动机最 高工作壳温。KA为续流二极管。
热敏电阻用于自恢复熔断器
高分子聚合物正温度热敏电阻是由聚合物与导电晶粒 等所构成。导电粒子在聚合物中构成链状导电通路。当 正常工作电流通过（或元件处于正常环境温度）时，自 复熔断器呈低阻状态。 当电路中有异常过电流, 或环境温度超过额定值时, 热量使聚合物迅速膨胀,切断 导电粒子所构成的导电通路, 自恢复熔断器呈高阻状态； 当电路中过电流(或超温状态) 消失后,聚合物冷却,体积恢 复正常, PTC中的导电粒子又重新构成导电通路。
B(
1 e
4000(
1 1 ) 298 373
0.067 M 67 k
结论：NTC在100 ℃时的阻 值大约只有25 ℃时的 (1/15) 。
热敏电阻外形
MF12型 NTC热敏电阻
聚脂塑料封装 热敏电阻
其他形式的热敏电阻
玻璃封装 NTC热敏电阻
MF58 型热敏电阻
R1为铂热电阻，R2、R3、R4为锰铜精密电阻(固定电 阻)。电桥的调零在0℃的情况下进行。热电阻Rt被安装 在测温点上,然后用连接导线连接到电桥的接线端子上。 引线电阻r1a、r1b及其随长度和温度的变化将引起测量误 差。
方案二：四线制恒流测量电路
恒流源Ii的恒定 激励电流流过Rt， 在R t上产生降压 Uo=Ii R t。输出电 压Uo的变化量ΔUo 与被测温度变化引 起的电阻变化量 ΔR成正比。 由于输出电压是直接从 Rt两端引出的，所以激励电流 Ii在 r1a 、 r1b 上的压降就不被包括到 Uo 中，因此可以克服 引线电阻的影响。本底电压 Uo0 所占比例较大，而反映 温度变化的ΔUo相对较小，降低了系统的分辨力。
2016/3/5 16
汽车用水温传感器及水温表
铜热电阻
学习查“铂热电阻分度表”
如何判断铂热电阻是否线性
铂电阻温度显示、变送器
测量值
上上限 上限 下限 下下限
上下限设定键
可设定温度的温度控制箱
旋转式机械 设定开关
拨码式 设定开关
不易被改动， 适合车间使用
金属热电阻的测量转换电路
方案一：二线制电桥测量电路
RT R0e
B(
T0 T

)
第二类为突变型（CTR）。当温度上升到 某临界点时，其电阻值突然下降 ，可用于控 制温度或抑制浪涌电流 。
NTC热敏电阻的 材料与特性
以锰、钴、镍和铜等金 属氧化物为主要材料, 采 用陶瓷工艺制造而成。在 低温时,这些氧化物材料 的载流子(电子和空穴)数 目少,所以其电阻值较高。 随着温度的升高,载流子 数目增加,所以电阻值降 低。电阻率和温度系数随 材料成分比例、烧结温度 和结构状态不同而变化。 现在还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代 表的非氧化物系列NTC热敏电阻材料。
放大器4个主要电阻阻值的确定
若选用Pt100标准热电阻，当t＝100℃时，查Pt100分 度表，得到R100℃=134.71Ω 。设桥路激励源电压 Uac=1.25V，选取R3、R4为100Ω精密锰铜线绕电阻，流 过热电阻的电流不能超过10mA。若忽略r1、r2、RP1、 RP2、R7的影响，由分压比公式可得桥路的输出电压为
f Rt f
t
热敏电阻用于CPU的温度测量

.
热敏电阻用于电热水器的温度控制
热敏电阻用于继电器控制
在电动机的定子绕组中嵌入负温度突变型热 敏电阻，并与继电器串联。当电动机过载时定 子电流增大，引起发热。当温度大于突变点时， 电路中的电流可以由十分之几毫安突变为几十 毫安，因此继电器动作，触发电动机保护电路， 从而实现过热保护。
R t =R0(1+At+Bt 2+Ct 3+Dt 4)
热电阻的阻值Rt与t之间并不完全呈线性关系。在规 定的测温范围内，根据国际电工委员会（IEC）颁布的 分度表数值，列出每隔1℃的Rt电阻值，这种表格称为热 电阻分度表，见附录C。 在工程中，若不考虑线性度误差的影响，有时也可以 利用温度系数α来近似计算热电阻的阻值Rt。即： R t =R0(1+αt）。
目录
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第四节
湿敏电阻传感器
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第二节
测温热电阻传感器
本节介绍金属热电阻、热敏电阻、
湿敏电阻传感器的原理、结构、分类、
测量转换电路及应用等，介绍了三线
制测量电路。
测温热电阻传感器的分类
测温热电阻可分为金属和半导体两大类。
一、金属热电阻的正温度系数
温度升高，金属内部原子晶格的振动加剧， 从而使金属内部的自由电子通过金属导体时的 阻碍增大，宏观上表现出电阻率变大，电阻值 增加，称其为正温度系数，即电阻值与温度的 变化趋势相同。
超导磁悬浮
易提纯、复现性好的金属材料才可用于制作热电阻
（
）
制作热电阻的材料必须具有电阻温度系数大、线性 好、性能稳定、一致性好、使用温度范围宽、加工容 易等特点。
金属热电阻材料的主要技术性能
热电阻的阻值Rt与温度t的关系表达式
式中 R t ——热电阻在t时的电阻值； R0——热电阻在0℃时的电阻值； A、B、C、D——温度系数
MQN型气敏电阻结构及测量电路
1－电极引脚 2－塑料底座 3－烧结体 4－不锈钢网罩 5－加热电极 6－工作电极 7－加热回路电源 8－测量回路电源
MQN型气敏电阻结构（续）
MQN型气敏半导体器件的烧结体中，有两组
铂丝。一组铂丝为测量电极，另一组（上图中 的左边铂丝）为加热电极兼测量电极。 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）。
装配式铂热电阻
接线盒
0℃时的电阻为100Ω
薄膜式铂热电阻
在真空清洁室中，将铂 金属喷射在陶瓷体上，然 后用激光进行光刻和阻值 的微调,再焊接两根引线。 在铂金上涂上一层特殊的 绝缘玻璃层。薄膜热电阻 的响应时间只需几秒。 Pt1000薄膜热电阻在0℃
时的电阻为1kΩ， 最大工作电流小于0.3mA。
方案三：三线制电桥测量电路
1－连接电缆 2－屏蔽层 3－恒流源 4－法兰盘安装孔 RP1－调零电位器 RP2－调满度电位器
三线制电桥特点
采用三线制单 臂电桥可以消除 和减小引线电阻 的影响。热电阻 R t用三根导线①、 ②、③引至测温 电桥。 其中两根引线的内阻（r1、r4）分别串入测量电桥相 邻两臂的R1、R4上，(R1+r1)/R2=(R4+r4)/R3。引线的长度 变化不影响电桥的平衡，所以可以避免因连接导线电阻 受环境影响而引起的测量误差。
热敏电阻与电容器组成的RC多谐振荡器
多谐振荡器又称为矩形波发生器。
1 f 2 RC
f
Rt f
去计算机的 计数器
例：热敏电阻与电容器组成的RC多谐振荡器如 下图所示，C=0.001μF，被测温度从0℃增加到 100℃时，Rt从1MΩ减小到67kΩ， 求：多谐振荡器的频率变化范围。 解：f 0℃≈1/(2R 0℃ •C) = 1/(2×1×106×0.001×10-6)=500Hz f 100℃≈1/(2R 0℃ C)= 1/(2×67×0.001) ≈7.5kHz
热敏电阻电子体温表
热敏电阻电子体温表的调试、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？ 使用分隔刻度 为0.1℃的高准 确度温度计,校 验本设计刻度中 其他各点是否准 确,并用单片机 进行线性化显示.
a）桥式电路 b）调频式电路 c）数字式体温表 1－热敏电阻 2－指针式显示器 3－调零电位器 4－调满度电位器
第三节
气敏电阻传感器
气敏电阻可以把某种气体的成分、浓度等参 数转换成电阻变化量，再转换为电流、电压信 号。 气敏电阻品种繁多，主要有可测量还原性气 体和测量氧气浓度的两大类。
回目录
一、还原性气体传感器
在化学反应中，还原性气体给出电子。 还原性气体多数属于可燃性气体，例如石油蒸气、 酒精蒸气、甲烷、乙烷、煤气、天然气、氢气等。 测量还原性气体的气敏电阻一般是用SnO2、ZnO或 Fe2O3等金属氧化物粉料烧结而成的半导体器件。
其他形式的热敏电阻
带安装孔的热敏电阻
大电流PTC热敏电阻
其他形式的热敏电阻（续）
贴片式NTC 热敏电阻
其他形式的热敏电阻（续）
MF58型（珠形） 高准确度负温度系 数热敏电阻
MF5A-3型热敏电阻
各种非标热敏电阻
非标热敏电阻（续）
非标热敏电阻（续）
热敏电阻式温度面板表
热敏电阻
LCD显示器
2016/3/5
11
薄膜式铂热 电阻工艺过 程示意图
2016/3/5
12
小型铂热阻
防爆式铂热电阻
坚实的外壳起“隔爆”作用， 工作电流控制在安全范围。
铠装式铂热电阻
1－接线盒 2－引出线密封管 3－法兰盘 4－柔性外套管（可达百米） 5－测温端部
端面式热电阻及其在测温端面的安装
能更快速地反映被测端 面的实际温度。
气敏电阻外形
在不同工作温度时,气敏电阻对不同的气体灵敏度不同.
各种可燃性气体传感器
气敏半导体的灵敏度特性曲线