第5章-热辐射探测器.
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第 5 章 热辐射探测器
热敏电阻及其实训项目
热电偶及其实训项目
热释电探测器及其实训项目
热探测器的工作机理是基于入射辐射的热效应引起探测
器某一电特性的变化。由于它具有工作时不需要制冷， 光谱响应无波长选择性且正比于所吸收的能量等突出特 点，使它的应用已进入某些被光子探测器独占的应用领 域和光子探测器无法实现的应用领域，而且它是研究最 早且最早用于实际的一类探测器。 热探测器探测光辐射包括两个过程：一是吸收光辐射能 量后，探测器的温度升高；二是把温度升高所引起的物 理特性的变化专程相应的电信号。 最常用的有热敏电阻、温差电偶、测辐射热计、高莱管 （气动型）、热释电探测器。热探测器比光子探测器的 峰值探测率低，响应速度较慢，具有宽广而平坦的光谱 响应，多数可在室温下工作，使用方便。
2018/10/10
5.2.2 实训二 热敏电阻的特性测试
【实训目的】 1. 会正确使用仪器仪表检测热敏电阻的特性参数； 2. 掌握热敏电阻特性参数的检测方法。 【实训器材】 热敏电阻、惠斯通电桥、微安表、电压表、电阻箱、 温控源 【实训内容及步骤】
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1.热敏电阻额定功率电阻值测量 2. PTC热敏电阻温度特性测试实验 3. NTC热敏电阻温度特性测试实验 4. 热敏电阻B值、温度系数测量实验
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5.3 热电偶
【任务要求】 通过对热电偶理论知识的学习，掌握热电偶的基本知 识和工作原理。
5.3.1 热电偶的工作原理
利用温差电效应原理制成的热探测器叫做热电偶，也称为
温差电偶。 热电偶作为工业测温中最广泛使用的温度探测器之一，与 铂热电阻一起，约占整个温度探测器总量的60%。 常和显示仪表等配套使用，直接测量各种生产过程中很大 温差范围内的液体、蒸气和气体介质以及固体表面温度。
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6. 额定功率M 在规定的技术条件下，热敏电阻器长期连续负载所允许的耗散 功率。 在实际使用时不得超过额定功率。 若热敏电阻器工作的环境温度超过 25℃，则必须相应降低其负 载。 7. 最大电压 对于NTC，指在规定的环境温度下，不使热敏电阻器引起热失 控所允许连续施加的最大直流电压；对于PTC，指在规定的环 境温度和静止空气中，允许连续施加到热敏电阻器上并保证热 敏电阻器正常工作在PTC特性部分的最大直流电压。 8. 最高工作温度Tmax 在规定的技术条件下，热敏电阻器长期连续工作所允许的最高 温度。
3. 热敏电阻的分类 （1）PTC热敏电阻 （2）NTC热敏电阻 （3）CTR临界温度热敏电阻
4. 热敏电阻的特点 灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上， 能检测出10-6℃的温度变化； 工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃～315℃，高温器 件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器 件适用于-273℃～55℃； 体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生 物体内血管的温度； 使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择； 易加工成复杂的形状，可大批量生产； 稳定性好、过载能力强。
5.1.2 热敏电阻的特性参数
1. 额定零功率电阻值 R25 （Ω） 热敏电阻在基准温度 25 ℃ 时测 得的电阻值 R25，这个电阻值 就是热敏电阻的标称电阻值RC 。 2. 热敏电阻温度特性 热敏电阻零功率电阻值随温度变 化的特性。由于其材料的不同， 不同类型的热敏电阻有着不同的 温度特性。
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5.2.3 实训三 热敏电阻电路分析 —开水壶自动报警电路
【实训目的】 1. 会正确分析热敏电阻的电路； 2. 会设计简单的热敏电阻电路。 【实训器材】 多媒体、开水壶自动报警电路 【实训内容】
2018/10/10
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【思考】 1. 请阐述图5-7中与非门集成电路块C066的输入与输出 信号之间的关系。 2. 图5-7中电位器R1的作用。 3. 如果该电路采用NTC热敏电阻，依旧要完成报警功 能，请问该电路应该如何修改？ 4. 请分析图5-8所示的热敏电阻的过热检测保护电路。
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5.2 热敏电阻的实训项目
【任务要求】 通过不同的实训项目，进一步加强学生对热敏电阻的 认知，提高学生的实践能力和对热敏电阻电路的分析 能力。
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5.2.1 实训一 热敏电阻的检测
【实训目的】 1. 会正确使用仪器仪表检测热敏电阻； 2. 掌握热敏电阻的检测方法。 【实训器材】 热敏电阻、万用表、打火机（或其他热源） 【实训内容及步骤】
Βιβλιοθήκη Baidu
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3. 材料常数B值：B（k） B值是一个描述热敏电阻材料物理特性的参数，也是热灵敏度 指标。它是电阻在两个温度之间变化的函数：
T1T2 RT 1 B ln T2 T1 RT 2
4. 温度系数：α（%/℃） 电阻的温度系数α是表示热敏电阻器温度每变化1º C，其电阻 值变化程度的系数（即变化率），用α=1/R•dR/dT 表示： α = 1/R•dR/dT×100 = -B/T² ×100 5. 时间常数τ 热敏电阻器是有热惯性的，时间常数τ就是一个描述热敏电阻 器热惯性的参数。
1. 热敏电阻的结构 由热敏材料制成的厚度为0.01mm左右的薄片电阻粘合在 导热能力高的绝缘衬底上，电阻体两端蒸发金属电极以便 与外电路连接；再把衬底同一个热容很大、导热性能良好 的金属相连构成热敏电阻。
2. 热敏电阻的工作原理 大部分材料的电阻（或电阻率）是随温度变化而变化的。 l R A
5.1 热敏电阻
【任务要求】 通过对热敏电阻理论知识的学习，了解热敏电阻的结 构和分类，掌握热敏电阻的工作原理和特性参数。
5.1.1 热敏电阻的认识
热敏电阻是指电阻值随温度的变化而显著变化的热敏
元件。它是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器 件，它多由金属氧化物半导体材料制成，也有由单晶 半导体、玻璃和塑料制成的。热敏电阻广泛应用于测 温、控温、温度补偿、报警等领域。
热敏电阻及其实训项目
热电偶及其实训项目
热释电探测器及其实训项目
热探测器的工作机理是基于入射辐射的热效应引起探测
器某一电特性的变化。由于它具有工作时不需要制冷， 光谱响应无波长选择性且正比于所吸收的能量等突出特 点，使它的应用已进入某些被光子探测器独占的应用领 域和光子探测器无法实现的应用领域，而且它是研究最 早且最早用于实际的一类探测器。 热探测器探测光辐射包括两个过程：一是吸收光辐射能 量后，探测器的温度升高；二是把温度升高所引起的物 理特性的变化专程相应的电信号。 最常用的有热敏电阻、温差电偶、测辐射热计、高莱管 （气动型）、热释电探测器。热探测器比光子探测器的 峰值探测率低，响应速度较慢，具有宽广而平坦的光谱 响应，多数可在室温下工作，使用方便。
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5.2.2 实训二 热敏电阻的特性测试
【实训目的】 1. 会正确使用仪器仪表检测热敏电阻的特性参数； 2. 掌握热敏电阻特性参数的检测方法。 【实训器材】 热敏电阻、惠斯通电桥、微安表、电压表、电阻箱、 温控源 【实训内容及步骤】
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1.热敏电阻额定功率电阻值测量 2. PTC热敏电阻温度特性测试实验 3. NTC热敏电阻温度特性测试实验 4. 热敏电阻B值、温度系数测量实验
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5.3 热电偶
【任务要求】 通过对热电偶理论知识的学习，掌握热电偶的基本知 识和工作原理。
5.3.1 热电偶的工作原理
利用温差电效应原理制成的热探测器叫做热电偶，也称为
温差电偶。 热电偶作为工业测温中最广泛使用的温度探测器之一，与 铂热电阻一起，约占整个温度探测器总量的60%。 常和显示仪表等配套使用，直接测量各种生产过程中很大 温差范围内的液体、蒸气和气体介质以及固体表面温度。
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6. 额定功率M 在规定的技术条件下，热敏电阻器长期连续负载所允许的耗散 功率。 在实际使用时不得超过额定功率。 若热敏电阻器工作的环境温度超过 25℃，则必须相应降低其负 载。 7. 最大电压 对于NTC，指在规定的环境温度下，不使热敏电阻器引起热失 控所允许连续施加的最大直流电压；对于PTC，指在规定的环 境温度和静止空气中，允许连续施加到热敏电阻器上并保证热 敏电阻器正常工作在PTC特性部分的最大直流电压。 8. 最高工作温度Tmax 在规定的技术条件下，热敏电阻器长期连续工作所允许的最高 温度。
3. 热敏电阻的分类 （1）PTC热敏电阻 （2）NTC热敏电阻 （3）CTR临界温度热敏电阻
4. 热敏电阻的特点 灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上， 能检测出10-6℃的温度变化； 工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃～315℃，高温器 件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器 件适用于-273℃～55℃； 体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生 物体内血管的温度； 使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择； 易加工成复杂的形状，可大批量生产； 稳定性好、过载能力强。
5.1.2 热敏电阻的特性参数
1. 额定零功率电阻值 R25 （Ω） 热敏电阻在基准温度 25 ℃ 时测 得的电阻值 R25，这个电阻值 就是热敏电阻的标称电阻值RC 。 2. 热敏电阻温度特性 热敏电阻零功率电阻值随温度变 化的特性。由于其材料的不同， 不同类型的热敏电阻有着不同的 温度特性。
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5.2.3 实训三 热敏电阻电路分析 —开水壶自动报警电路
【实训目的】 1. 会正确分析热敏电阻的电路； 2. 会设计简单的热敏电阻电路。 【实训器材】 多媒体、开水壶自动报警电路 【实训内容】
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【思考】 1. 请阐述图5-7中与非门集成电路块C066的输入与输出 信号之间的关系。 2. 图5-7中电位器R1的作用。 3. 如果该电路采用NTC热敏电阻，依旧要完成报警功 能，请问该电路应该如何修改？ 4. 请分析图5-8所示的热敏电阻的过热检测保护电路。
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5.2 热敏电阻的实训项目
【任务要求】 通过不同的实训项目，进一步加强学生对热敏电阻的 认知，提高学生的实践能力和对热敏电阻电路的分析 能力。
2018/10/10
5.2.1 实训一 热敏电阻的检测
【实训目的】 1. 会正确使用仪器仪表检测热敏电阻； 2. 掌握热敏电阻的检测方法。 【实训器材】 热敏电阻、万用表、打火机（或其他热源） 【实训内容及步骤】
Βιβλιοθήκη Baidu
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3. 材料常数B值：B（k） B值是一个描述热敏电阻材料物理特性的参数，也是热灵敏度 指标。它是电阻在两个温度之间变化的函数：
T1T2 RT 1 B ln T2 T1 RT 2
4. 温度系数：α（%/℃） 电阻的温度系数α是表示热敏电阻器温度每变化1º C，其电阻 值变化程度的系数（即变化率），用α=1/R•dR/dT 表示： α = 1/R•dR/dT×100 = -B/T² ×100 5. 时间常数τ 热敏电阻器是有热惯性的，时间常数τ就是一个描述热敏电阻 器热惯性的参数。
1. 热敏电阻的结构 由热敏材料制成的厚度为0.01mm左右的薄片电阻粘合在 导热能力高的绝缘衬底上，电阻体两端蒸发金属电极以便 与外电路连接；再把衬底同一个热容很大、导热性能良好 的金属相连构成热敏电阻。
2. 热敏电阻的工作原理 大部分材料的电阻（或电阻率）是随温度变化而变化的。 l R A
5.1 热敏电阻
【任务要求】 通过对热敏电阻理论知识的学习，了解热敏电阻的结 构和分类，掌握热敏电阻的工作原理和特性参数。
5.1.1 热敏电阻的认识
热敏电阻是指电阻值随温度的变化而显著变化的热敏
元件。它是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器 件，它多由金属氧化物半导体材料制成，也有由单晶 半导体、玻璃和塑料制成的。热敏电阻广泛应用于测 温、控温、温度补偿、报警等领域。