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文件名称:传感器技术与应用课件:温度传感器.pptx
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总页数:76 页
更新时间:2025-06-06
总字数:约1.22万字
文档摘要

温度的测量与控制,一直都是电气自动化控制的一项重要任务,在工业现场与家庭生活中都存在着许多温度控制的要求,而准确的温度控制又决定着某种控制任务是否成功。比如,家用电饼铛的使用过程中,对其加热控制要求就很高,既要保证食物被烙熟,还要保证食物不被烙糊,在其中用于测量温度的元件就是热敏电阻。;§2—1温度的基本概念;一、什么是温度

从宏观性质讲,温度表示了物体冷热程度,物体温度的高低确定了热量传递的方向;从微观性质讲,温度表示了物体内部分子运动的剧烈程度。

二、什么温标

为了进行温度测量,需建立温度的标尺即温标。它规定了温度读数的起点(零点)以及温度的单位。国际上规定的温标有:摄氏温标、华氏温标、热力学温标。

1.摄氏温标摄氏温标把在标准大气压下冰的熔点定为零度(0℃),把水的沸点定为100度(100℃),在这两个温度点间划分100等份,每一等份为1摄氏度。国际摄氏温标的符号为t,国际摄氏温标的温度单位符号为℃。

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:;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:;1.掌握热敏电阻的结构、原理、特点及分类。

2.熟悉热敏电阻传感器的基本参数。

3.能根据实际应用场合正确选用热敏电阻。

;一、热敏电阻的结构、原理、特点及分类

1.热敏电阻的结构和原理

热敏电阻是由金属氧化物采用粉末冶金的工艺制成的一种合金体(用锰、镍、钴、铁、铜等粉料按一定配方压制成型后,经1000~1500℃高温烧结而成,通过改变合金的配比可以制成不同温度范围、阻值及温度系数的热敏电阻),其引出线一般采用银线。热敏电阻的阻值在室温(25℃)时可从几百欧变化到几兆欧,其可测量的温度范围为-200~+1000℃。利用这种电阻随温度变化呈显著变化的特性制成的一种敏感元件称为热敏电阻传感器。热敏电阻有管状、片状、点状、杆状等封装形式,在电路中的文字符号为或,实物和图形符号如图2-2-1所示。;图2-2-1各种热敏电阻传感器及其符号;2.热敏电阻的特点

(1)电阻温度系数大,灵敏度高,可测量微小的温度变化(0.002~0.005℃)。

(2)结构简单,体积小,直径可以做到小于0.5mm,可以测量点温度。

(3)电阻率高,热惯性小,响应速度快,响应时间可以短到毫秒级,适宜动态测量。

(4)易于维护和进行远距离控制。因为元件本身的电阻值可达3~700KΩ,当远距离测量时,导线电阻的影响可以不予考虑。

(5)热敏电阻的缺点是互换性差,电阻—温度曲线为非线性。

3.热敏电阻的分类

按热敏电阻的温度特性分为三类:

(1)电阻值随温度升高而升高的,称为正温度系数(PTC)热敏电阻;

(2)电阻值随温度升高而降低的,称为负温度系数(NTC)热敏电阻;

(3)具有正或者负温度系数特性,但在某一温度范围电阻值发生巨大变化的,称为突变型温度系数(CTR)热敏电阻。

这三类热敏电阻的温度特性曲线如图2-2-2所示。;图2-2-2热敏电阻的温度特性曲线;二、热敏电阻传感器的基本参数

想要正确地选择和使用热敏电阻传感器,首先要了解其基本参数。

1.测量温度范围

不同的合金和工艺形成的热敏电阻会有不同的测量范围,应用中根据测量要求恰当选择测量温度的范围。常温器件适用于-55~315℃,高温器件可以更高,最高可以达1000℃,低温器件适用于-273~55℃。其中,-55~315℃是热敏电阻最适合的工作温度范围。

2.热敏电阻的标称电阻值

是指25℃零功率时的电阻值。即常温时,没有通电的情况下热敏电阻的阻值,其阻值变化范围可以从几欧到几十兆欧。在同一系列的热敏电阻中,其标称值的范围为1Ω到几十欧,或从几欧到10kΩ,可供在不同的控制任务中选择。如HW68-1/6W型热敏电阻,其阻值可以在55.4Ω~10KΩ的范围内选择。;3.额定功率

是指热敏电阻在常温、常压条件下,长期连续运行所允许的耗散功率。其中,用于过电流保护的正温度系数(PTC)热敏电阻通常可以有较大的功率,一般串联在被测电路中,根据不同的用途可以通过一定的电流值,其电流值可以达几百毫安以上,功率可以达几十瓦;用于测量温度的热敏电阻其工作电流值则一般限制在毫安值的量级,这主要为了不使它产生自发热现象,从而可保证在测量温度范围内具有线性的V/A曲线。热敏电阻的V/A特性十分重要,如图2-2-3所示,开始时电流与电