热电阻传感器资料

1）电阻与温度变化具有良好的线性关系； 2）电阻温度系数大，便于精确测量，（以提高热电阻的灵敏 度）； 3）电阻率高，热容量小，反应速度快。 4）在测量范围内具有稳定的物理和化学性能； 5）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，低温测量中是常用铟、锰、 碳等制成的热电阻。
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NTC热敏电阻－很高的负电阻温度系数
主要由Mn、Co、Ni、Fe、Cu等过渡金属氧化物 混合烧结而成 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
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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

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铜电阻的阻值与温度之间的关系为：
当
50 t 150
℃时，
Rt=R0(1+at)
Rt温度为t时的电阻值;R0为温度0℃时的电阻 值;a为温度为0℃时的电阻温度系数。
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铂热电阻结构示意图
铜热电阻结构示意图
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铜热电阻
2.3.2 半导体热敏电阻
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热敏电阻分类：
正温度系数(PTC) 负温度系数(NTC) 临界温度系数(CTR)
热敏电阻典型特性
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PTC热敏电阻－正温度系数
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， 发热源的定温控制，限流元件。
CTR热敏电阻－负温度系数
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。
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（2）铜热电阻 应 用：测量精度要求不高且温度较低的场合 测量范围：―50～150℃ 优 点： 温度范围内线性关系好，灵敏度比铂电阻高，容易提纯、 加工，价格便宜，复制性能好。 缺 点： 易于氧化，一般只用于150℃以下的低温测量和没有水分 及无侵蚀性介质的温度测量。 与铂相比，铜的电阻率低，所以铜电阻的体积较大。
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热电阻的结构
普 通 工 业 用 热 电 阻 式 温 度 传 感 器
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1） 常用热电阻
• ⑴ 铂热电阻
• 铂电阻(IEC)的电阻率较大，电阻—温度关系呈非线性，测温范围广， 精度高，且材料易提纯，复现性好；物理、化学性质都很稳定。
• 因此主要用来作为复现温标的基准器
当 200 t 0
RT B ln R 0
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1 1 T T 0
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若已知两个电阻值以及相应的温度值，就可求得B值。 一般取20℃和100℃时的电阻R20 和R100计算B值， 即将T=373K，T0=293K代入上式，则
R20 B 1365l n R 100
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⑵ 伏安特性

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，
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伏安特性
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，伏安特性是直线， 遵循欧姆定律。主要用来测温。
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，出现负阻特性。 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、密度等散热条件。可用它来测量流体速度和介质 密度。
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2. 热敏电阻的结构
构成：热敏探头、引线、壳体 二端和三端器件： 为直热式，即热敏电阻直接由连接的电路获 得功率； 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 标称电阻值RH 在环境温度为25±0.2℃时测得的电阻 值，又称冷电阻。其大小取决于热敏电阻的材料和几 何尺寸。 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，单位为mW /℃； ⑶ 热容量C 热敏电阻的温度变化1℃所需吸收或释放的 热量，单位为J／℃；
2.3 热电阻式传感器

2.3.1 (金属)热电阻 2.3.2 (半导体)热敏电阻

2.3.3 热电阻式传感器的应用
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取一只 100W/220V 灯泡，用万用表测量其电阻值，可以发现其冷态阻 值只有几十欧姆，而计算得到的额定热态电阻值应为484 。
2.3.1 金属热电阻
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（特征）：
定义：热敏电阻是一种利用半导体的电阻值随温度 显著变化的特性制成，由金属氧化物和化合物按不同的配 方比例烧结的敏感元件。 优 点： (1) 热敏电阻的温度系数比金属大（4～9倍） (2) 电阻率大，体积小，热惯性小，适于测量点、表面温度 及快速变化的温度。 (3) 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。
将B值及R0=R20 代入式就确定了热敏电阻的温度特性:
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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℃时，电阻值的相对变化量
1 dRT B 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， 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。
2 3 ℃时 R t R0 1 At Bt Ct t 100
2
当 0 t 850 ℃ 时 R t R0 1 At Bt Rt为温度为t时的电阻值; R0为温度为0时的电阻值;A、 B 、 C 为 常 数 ,A=3.96847X10-3℃-1 ； B=-5.847X10-7 ℃-2; C=-4.22X10-12 ℃-4。
RT R0 e
1 1 B T T 0
R0 e
1 1 B 273 t 273 t 0

式中 RT , R0——热敏电阻在绝对温度T，T0时的阻值()； T0, T ——介质的起始温度和变化温度（K）； t0 , t ——介质的起始温度和变化温度（℃）； B ——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。