热电阻传感器.

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P358（Cu50） Rt＝71.40Ω，对应温度是？（Cu50） T＝100℃
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第四章 非电量的电测技术
Leabharlann Baidu
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3、其他热电阻
①
②
③
④
镍使用温度范围是-50～100℃和-50～150 ℃。但目 前应用较少：镍非线性严重，材料提取也困难。但 灵敏度都较高，稳定性好，在自动恒温和温度补偿 方面的应用较多。（我国定为标准化热电阻） 铟（yin）电阻适宜在-269～-258℃温度范围内使用， 测温精度高，灵敏度是铂电阻的10倍，但是复现性 差。 锰电阻适宜在-271～-210℃温度范围内使用，灵敏 度高，但是质脆易损坏。 碳电阻适宜在-273～-268.5℃温度范围内使用，热 容量小，灵敏度高，价格低廉，操作简便，但是热 稳定性较差。
218 .2 10 100 ( ) 10 V 949 mV 1000 218 .2 10 1000 100
因此引起的相对误差为：
图4-88 热电阻两线制接入桥路
U o 2 U o1 949 875 100% 100% 8.46% U o1 875
t＝0C，查表，Rt 100 U 0 (1 100 ) 0.3V 1.21 V 33 t＝100C，查表，Rt 138.50 138.50 ) 0.3V 1.56V ... 33
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U 0 (1
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输出电压与温度t的关系曲线
218 .2 5 100 5 ( ) 10 V 875 mV 1000 218 .2 5 1000 100 5
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按图4-88二线制接法，输出电压为：
U o2 Rt 2r R3 ( )U R2 Rt 2r R1 R3
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3、利用运放进行非线性校正的数字测温和控制仪
U IN 0.3V , U 0 (1
Rt )U IN R1
Rt为P t100 ，t＝－50C，查表，Rt 80.31
图4-91 非线性校正电路及其特性 80.31 U ( 1 ) 0.3V 1.03V 0 a）非线性校正电路 33
第四章 非电量的电测技术
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2、四线连接法



图所示为四线连接法， 调零的RP电位器的接 触电阻和指示电表串联， RN、Rt测量中都有接 触电势。 引线2和3在测量时没有 电流，引线电阻无影响 RN标准电阻 Rt热电阻 测量时，开关S2分别 切换到RN、Rt上压降。

Rt＝（Ut/UN）RN
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当温度变化时，引线的长度 和电阻温度系数相同，它们 的电阻变化就不会影响电桥 的状态，即不会产生温度误 差。 三线连接法的缺点之一是可 调电阻的接触电阻和电桥臂 的电阻相连，可能导致电桥 的零点不稳。在实验室精密 测量时，采用四线连接法。
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R1 R2
ˊ R1 Rt
R4
R3
R2ˊ
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2、热电阻式流量计

R1
R2
Rw
Rt2
Rt1
热电阻流量计的电原理图。 两个铂电阻探头Rt1、Rt2， Rt1放在管道中央，它的散 热情况受介质流速的影响。 Rt2放在温度与流体相同， 但不受介质流速影响的小 室中。当介质处于静止状 态时，电桥处于平衡状态， 流量计没有指示。当介质 流动时，由于介质流动带 走热量，温度的变化引起 阻值变化，电桥失去平衡 而有输出，电流计指示直 接反映了流量的大小。

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。
1、铂电阻
铂易于提纯，在高温和氧化性介质中物理化学性质稳 定，电阻率较大，能耐较高的温度；制成的铂电阻输出－ 输入特性接近线性。铂电阻的电阻值与温度之间的关系：
2 3 - 200 ~ 0 C R t R 0 [1 At Bt C(t - 100)t ] 0 ~ 650 C R t R 0 (1 At Bt 2 )
由此可见，两线制接法引线电阻引起的误差是相当大 的。使用时必须引起足够重视。
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三、热电阻的应用 1、 热电阻温度计 通常工业上用于测温是采用铂电阻和铜电阻作为 敏感元件，测量电路用得较多的是电桥电路。为了克 服环境温度的影响常采用图所示的三导线四分之一电 桥电路。由于采用这种电路，热电阻的两根引线的电 阻值被分配在两个相邻的桥臂中，如果，则由于环境 温度变化引起的引线电阻值变化造成的误差被相互抵 消。


我国工业用铂电阻分度号为BA1、BA2，其R100/R0=1.391。
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热电阻分度表



如何根据已知热电阻的电阻值，得出热电阻感应到的温度? 分度表查询（由于热电阻的非线性） P356（Pt100） Rt＝315.20Ω，对应的温度是？（Pt100）T＝605℃ 目前，我国常用的工业铂电阻有： 分度号Pt46，R0＝46.00Ω； 分度号Pt100，R0＝100.00Ω； 标准铂电阻或实验室用铂电阻的 为10.00Ω或30.00Ω。 由于铂电阻具有精度高、稳定性好、性能可靠和复现性好 等特点，国际温标规定，从-259.34~630.74℃温域内以铂 电阻温度计作为基准器制定其它温度标准。
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2、铜电阻

铜在-50～150℃范围内铜电阻化学、物理性能稳定，
铜电阻阻值与温度变化之间的关系：


式中 A、B、C—常量 当温度高于100℃时易被氧化，因此适用于温度较
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解：t=300℃时，热电阻的阻值为：
Rt R0 (1 at) 100(1 0.00394 300) Ω 218.2 Ω
按图4-87a三线制接法，引线电阻不会 引起误差，（RP=0）其输出电压为： Rt r R3 r U o1 ( )U R2 Rt r R1 R3 r
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热电阻分类

按材料分，热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导 体热电阻式两大类，前者简称热电阻，后者简称热敏 电阻。
按结构分，普通型热电阻、锴装热电阻、薄膜热电阻


按用途分，工业用热电阻、精密标准电阻
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一、金属热电阻及其特性
4.6
热电阻传感器
热电式传感器是利用转换元件电磁参量随温度变化 的特性，对温度和与温度有关的参量进行检测的装置。 将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器； 将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。

热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要 特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精 确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制 成标准的基准仪。
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二、测量电路
1、三线桥接法



U0为指示电表，R1、R2、 R3为固定电阻， RP为零 位调节电阻(适应不同热 电阻而设置)。热电阻都 通过电阻分别为RL1＝RL2 ＝RL3的三根导线和电桥 连接。 若R3＝100Ω ，Rt为Pt100， R0＝100Ω ，则RP＝0Ω 。 Rt为Pt46，R0＝46Ω ，则 RP＝54Ω 。
感温元件结构
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铠装式铂电阻



铠装式铂电阻比装配式铂电阻直径小， 易弯曲，抗震性好，适宜安装在装配 式铂电阻无法安装的场合。 铠装式铂电阻外保护套管采用不锈钢， 内充满高密度氧化物绝缘体，因此， 它具有很强的抗污染性能和优良的机 械强度，适合安装在环境恶劣的场合。 可直接用铜导线和二次仪表相连接使 用。由于它具有良好的电输出特性， 可为显示仪、记录仪、调节器、扫描 器、数据记录仪以及计算机提供准确 的温度变化信号。
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下面是关于热电阻的结构、类型的简单了解

热电阻的结构比较简单，一般将电阻丝统在云母、 石英、陶瓷、塑料等绝缘骨架上，经过固定，外面再 加上保护套管。但骨架性能的好坏，影响其测量精度、 体积大小和使用寿命。
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普通（装配式）铂电阻
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例4-13在较窄温域内铂电阻与温度关系可视为线性 Rt R0 (1 at) Pt100的R0=100Ω ，α =0.00394Ω /℃。图4-88是铂电阻二线制接 入桥路，已知R1=R2=1000Ω ，R3=100Ω ，引线电阻r=5Ω ，被测 温度t=300℃。求二线制接法引起的测量误差。
A、B、C——常数 铂电阻制成的温度计，除作温度标准外，还广泛应用于高精 度的工业测量。由于铂为贵金属，一般在测量精度要求不高和 测温范围较小时，均采用铜电阻。
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铂电阻的纯度

铂电阻的纯度以R100/R0表示，R100表示在标准大气压下水 沸点时的铂的电阻值。 国际温标规定，作为基准器的铂电阻，其R100/R0不得小 于1.3925。 用途：钢铁、地质、石油、化工等生产工艺流程 , 各种 食品加工、空调设备及冷冻库、恒温槽等的温度检测与 控制中。
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图4-92 利用运放进行非线性校正的数字测温/控制仪
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思考题

热电阻式流量计
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薄膜铂热电阻

薄膜铂热电阻元件，把金属铂研制成粉浆，采用先进 的激光喷溅薄膜技术，及光刻法和干燥蚀刻法把铂附 着在陶瓷基片上形成膜，引线经过激光调阻制成。铂 金属的长期稳定性、可重复操作性、快速响应及较宽 的工作温度范围等特性使其能够适合多种应用。
陶瓷、玻璃、薄膜铂热电阻元件