论文题目：热电阻传感器及其应用
姓名：刘奕沛
班级：车辆工程091201
学号：200912070116
热电阻传感器及其应用
摘要：热电阻传感器适用于温度检测要求较高的场合。介绍了金属热电阻和热敏热电阻传感器的工作原理、分类、结构及应用。
关键词：传感器；热电阻；热敏
Abstract
Thermal resistor sensor suitable for the occasion that requires high temperature detection. Introduce the operating principle,classification,structure and application about the metal thermal resistor and heat-sensitive resistance sensor.
Key words
sensor ;thermal resistor ; heat-sensitive
新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决
的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。
热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。热电阻传感器具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃～+500℃范围内的温度。
1 工作原理
在金属中，载流子为自由电子，当温度升高时，虽然自由电子数目基本不变（当温度变化范围不是很大时），但每个自由电子的动能将增加，因而在一定的电场作用下，要使这些杂乱无章的电子作定向运动就会遇到更大的阻力，导致金属电阻值随温度的升高而增加。热电阻就要是利用电阻随温度升高而增大这一特性来测量温度的。
热敏电阻是一种新型的半导体测温元件。半导体中参加导电的是载流子，由于半导体中载流子的数目远比金属中的自由电子数目少得多，所以它的电阻率大。随温度的升高，半导体中更多的价电子受热激发跃迁到较高能级而产生新的电子—空穴对，因而参加到电的载流子数目增加了，半导体的电阻率也就降低了（电导率增加）。因为载流子数目随温度上升按指数规律增加，所以半导体的电阻率也就随温度上升按指数规律下降。热敏电阻正是利用半导体这种载流子数随温度变化而变化的特性制成的一种温度敏感元件。当温度变化1℃时，某些半导体热敏电阻的阻值变化将达到（3～
6）%。在一定条件下，根据测量热敏电阻值的变化得到温度的变化。
2 分类
热电阻传感器按不同的分类方式可以分为多种。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。以下是按照第一类来介绍热电阻传感器。
2.1 热电阻的结构
普通型热电阻由感温元件（金属电阻丝）、支架、引出线、保护套管及接线盒等基本部分组成。为避免电感分量，热电阻丝常采用双线并绕，制成无感电阻。
1、感温元件（金属电阻丝）
由于铂的电阻率较大，而且相对机械强度较大，通常铂丝的直径在0.03～0.07㎜±0.005㎜之间。可单层绕制，若铂丝太细，电阻体可做的小，但强度低；若铂丝粗，虽强度大，但电阻体积大了，热惰性也大，成本高。由于铜的机械强度较低，电阻丝的直径需较大。一般为（0.1±0.005）㎜的漆包铜线或丝包线分层绕在骨架上，并涂上绝缘漆而成。由于铜电阻的温度低，故可以重叠多层绕制，一般多用双绕法，即两根丝平行绕制，在末端把两个头焊接起来，这样工作电流从一根热电阻丝进入，从另一根热电阻丝反向出来，形成两个电流方向相反的线圈，其磁场方向相反，产生的电感就互相抵消，故又称无感绕法。这种双绕法也有利于引线的引出。
2、骨架
热电阻是绕制在骨架上的，骨架是用来支持和
固定电阻丝的。骨架应使用电绝缘性能好，高温下
机械强度高，体膨胀系数小，物理化学性能稳定，
对热电阻丝无污染的材料制造，常用的是云母、石
英、陶瓷、玻璃及塑料等。
3、引线
引线的直径应当比热电阻丝大几倍，尽量减少
引线的电阻，增加引线的机械强度和连接的可靠性，
对于工业用的铂热电阻，一般采用1㎜的银丝作为
引线。对于标准的铂热电阻则可采用0.3㎜的铂丝
作为引线。对于铜热电阻则常用0.5㎜的铜线。在
骨架上绕制
好热电阻丝，并焊好引线之后，在其外面加上云母片进行保护，在装入外保护套管，并和接线盒或外部导线相连接，即得到热电阻传感器。铂、铜热电阻外形如2.1-1所示，结构如图
2.1-2、2.1-3。
图2.1-1 热电阻外形
1—保护套管2—测温元3—紧固螺栓4—接线盒5—引出线密封套管
2.2热敏电阻传感器
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：热敏电阻的温度系数比金属大（4～9倍）；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； 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。
2.2.1 分类
热敏电阻按照其温度系数可分为负温度系数热敏电阻（NTC ）和正温度系数热敏电阻（PTC ）两的类。所谓正温度系数是指电阻的变化趋势与温度的变化趋势相同；所谓负温度系数是指温度上升时，电阻值反而下降的变化特性。
1、NTC 热敏电阻
NTC 热敏电阻研制的较早，也较成熟。最常见的是由金属氧化物组成的。如锰、钴、铁、镍、铜等多种氧化物混合烧结而成，其标辰阻值（25℃）视氧化物的比例，可以从0.1Ω至几兆欧范围内选择。
2、PTC 热敏电阻
典型的PTC 热敏电阻通常是在钛酸钡
着掺入其他金属离子，以改变其温度系数
和临界点温度。它的温度—电阻特性呈非
线性，如图2-7着的曲线4所示。它在电
子线路中多起限流、保护作用。当流过PTC
的电流超过一定限度或PTC 个感受到的温
图2.1-2 铂电阻结构 1-铆钉 2-铂热电阻 3-银质引脚 图2.1-3 铜电阻结构 1-线圈骨架 2-保护层 3-铜电阻丝 4-扎线 5-补偿绕组 6-铜质引脚
度超过一定限度时，其电阻值突然增大。例如，电视机显像管的消磁线圈上就串联了一只PTC热敏电阻。大功率的PTC型陶瓷热电阻还可以用于电热暖风机。当PTC的体温达到设定值（例如210℃）时，PTC的阻值急剧上升，流过PTC的电流减小，使暖风机的温度基本恒定于设定值上，提高了安全性。
近年来还研制出掺有大量杂质的Si单晶PTC。它的电阻变化接近向性，如图2-7中的曲线3所示，其最高工作温度上限约为140℃左右。
2.2.2 结构及外形
热敏电阻可根据使用要求封装加工成各种形状的探头，如圆片型、柱型、珠型、铠装型、薄膜型、厚膜型等，如图2.2-2所示。
图2.2-2 热敏电阻的外形、结构及符号
a)圆片型热敏电阻 b）柱型热敏电阻 c）珠型热敏电阻 d）铠装型 e）厚膜型 f）
图形符号
1—热敏电阻 2—玻璃外壳 3—引出线 4—紫铜外壳 5—传感安装孔
参考文献
1 黄素逸．动力工程现代测试技术.华中科技大学出版社，2001
2 王芳．热电阻式温度传感器的测温原理与应用．黑龙江冶金，2007（2）：33~35
3 刘振全，王汉芝．金属热电阻温度传感器在多路温度监控系统中的应用．传感器世
界，2006（12）
4 张志刚，胡胜川．工业过程温度测量－热电偶热电阻温度传感器的主要技术指标．医
药工程设计杂志，2005（3）:37~40
5 唐新平，赵金，万椒芸．温度信号采集处理及控制系统设计．自动化与仪器仪表，
2000，20(5)：12—14
温度传感器的应用及原理 温度测量应用非常广泛，不仅生产工艺需要温度控制，有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量，如计算机要监控CPU的温度，马达控制器要知道功率驱动IC的温度等等，下面介绍几种常用的温度传感器。 温度是实际应用中经常需要测试的参数，从钢铁制造到半导体生产，很多工艺都要依靠温度来实现，温度传感器是应用系统与现实世界之间的桥梁。本文对不同的温度传感器进行简要概述，并介绍与电路系统之间的接口。 热敏电阻器 用来测量温度的传感器种类很多，热敏电阻器就是其中之一。许多热敏电阻具有负温度系数(NTC)，也就是说温度下降时它的电阻值会升高。在所有被动式温度传感器中，热敏电阻的灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高，但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。表1是一个典型的NTC热敏电阻器性能参数。 这些数据是对Vishay-Dale热敏电阻进行量测得到的，但它也代表了NTC热敏电阻的总体情况。其中电阻值以一个比率形式给出(R/R25)，该比率表示当前温度下的阻值与25℃时的阻值之比，通常同一系列的热敏电阻器具有类似的特性和相同电阻/温度曲线。以表1中的热敏电阻系列为例，25℃时阻值为10KΩ的电阻，在0℃时电阻为28.1KΩ，60℃时电阻为4.086KΩ；与此类似，25℃时电阻为5KΩ的热敏电阻在0℃时电阻则为 14.050KΩ。 图1是热敏电阻的温度曲线，可以看到电阻/温度曲线是非线性的。
虽然这里的热敏电阻数据以10℃为增量，但有些热敏电阻可以以5℃甚至1℃为增量。如果想要知道两点之间某一温度下的阻值，可以用这个曲线来估计，也可以直接计算出电阻值，计算公式如下： 这里T指开氏绝对温度，A、B、C、D是常数，根据热敏电阻的特性而各有不同，这些参数由热敏电阻的制造商提供。 热敏电阻一般有一个误差范围，用来规定样品之间的一致性。根据使用的材料不同，误差值通常在1%至10%之间。有些热敏电阻设计成应用时可以互换，用于不能进行现场调节的场合，例如一台仪器，用户或现场工程师只能更换热敏电阻而无法进行校准，这种热敏电阻比普通的精度要高很多，也要贵得多。 图2是利用热敏电阻测量温度的典型电路。电阻R1将热敏电阻的电压拉升到参考电压，一般它与ADC的参考电压一致，因此如果ADC的参考电压是5V，Vref 也将是5V。热敏电阻和电阻串联产生分压，其阻值变化使得节点处的电压也产生变化，该电路的精度取决于热敏电阻和电阻的误差以及参考电压的精度。
《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案 教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书 第7章热电式传感器 7-1 热电式传感器有哪几类？它们各有什么特点？ 答：热电式传感器是一种将温度变化转换为电量变化的装置。它可分为两大类：热电阻传感器和热电偶传感器。 热电阻传感器的特点：（1)高温度系数、高电阻率。(2)化学、物理性能稳定。(3)良好的输出特性。(4).良好的工艺性，以便于批量生产、降低成本。 热电偶传感器的特点：（1）结构简单（2）制造方便（3）测温范围宽（4）热惯性小（5）准确度高（6）输出信号便于远传 7-2 常用的热电阻有哪几种？适用范围如何？ 答：铂、铜为应用最广的热电阻材料。铂容易提纯，在高温和氧化性介质中化学、物理性能稳定，制成的铂电阻输出－输入特性接近线性，测量精度高。铜在-50～150℃范围内铜电阻化学、物理性能稳定，输出－输入特性接近线性，价格低廉。当温度高于100℃时易被氧化，因此适用于温度较低和没有侵蚀性的介质中工作。 7-3 热敏电阻与热电阻相比较有什么优缺点？用热敏电阻进行线性温度测量时必须注意什么问题？ 7-4 利用热电偶测温必须具备哪两个条件？ 答：（1）用两种不同材料作热电极（2）热电偶两端的温度不能相同 7-5 什么是中间导体定律和连接导体定律？它们在利用热电偶测温时有什么实际意义？ 答：中间导体定律：导体A、B组成的热电偶，当引入第三导体时，只要保持第三导体两端温度相同，则第三导体对回路总热电势无影响。利用这个定律可以将第三导体换成毫伏表，只要保证两个接点温度一致，就可以完成热电势的测量而不影响热电偶的输出。 连接导体定律：回路的总电势等于热电偶电势E AB(T,T0)与连接导线电势E A’B’(Tn,T0)的代数和。连接导体定律是工业上运用补偿导线进行温度测量的理论基础。 7-6 什么是中间温度定律和参考电极定律？它们各有什么实际意义？ 答：E AB(T,Tn,T0)=E AB(T,Tn)+E AB(Tn,T0) 这是中间温度定律表达式，即回路的总热电势等于E AB(T,Tn)与E AB(Tn,T0)的代数和。Tn为中间温度。中间温度定律为制定分度表奠定了理论基础。 7-7 镍络-镍硅热电偶测得介质温度800℃，若参考端温度为25℃，问介质的实际温度为多少？ 答：t=介质温度+k*参考温度（800+1*25=825） 7-8 热电式传感器除了用来测量温度外，是否还能用来测量其他量？举例说明之。 7-9 实验室备有铂铑-铂热电偶、铂电阻器和半导体热敏电阻器，今欲测量某设备外壳的温度。已知其温度约为300~400℃，要求精度达±2℃，问应选用哪一种？为什么？
热电阻温度测量原理及常用接线方式 热电阻（如PtIOO ）是利用其电阻值随温度的变化而变化这一原理制成的将温度量转换 成电阻量的温度传感器。 温度变送器通过给热电阻施加一已知激励电流测量其两端电压的方 法得到电阻值（电压/电流），再将电阻值转换成温度值，从而实现温度测量。 热电阻和温度变送器之间有三种接线方式：二线制、三线制、四线制。 由于热电阻本身的阻值较小， 随温度变化而引起的电阻变化值更小， 例如，铂电阻在零 度时的阻值R0=100 Q,铜电阻在零度时 R0=100 Qo 因此，在传感器与测量仪器之间的引线 过长会引起较大的测量误差。在实际应用时，通常采用所谓的两线、三线或四线制的方式， 如图所示。 图热电阻的接入方式 在图（a ）所示的电路中，电桥输出电压 Vo 为 R r ) 当 R?Rt 、Rr 时， V o ［（R t -R r ） 2 式中：Rt 为铂电阻， Rr 为可调电阻，R 为固定电阻，I 为恒流源输出电流值。 1. 二线制 （c ）三线制 （d ）四线制
二线制的电路如图（b）所示。这是热电阻最简单的接入电路，也是最容易产生较大误差的电路。 图中的两个R是固定电阻。R r是为保持电桥平衡的电位器。二线制的接入电路由于没有 考虑引线电阻和接触电阻，有可能产生较大的误差。如果采用这种电路进行精密温度测量，整个电路必须在使用温度范围内校准。 2.三线制 三线制的电路如图（C）所示。这是热电阻最实用的接入电路，可得到较高的测量精度。 图中的两个R是固定电阻。R是为保持电桥平衡的电位器。三线制的接入电路由于考虑 了引线电阻和接触电阻带来的影响。R11、R12和R l3分别是传感器和驱动电源的引线电阻， 一般说来，R11和R12基本上相等，而R13不引入误差。所以这种接线方式可取得较高的精度。 3.四线制 四线制的电路如图（d）所示。这是热电阻最高精度的接入电路。 图中R ii、R i2、R13和R14都是引线电阻和接触电阻。R ii和R12在恒流源回路，不会引 入误差。R13和R14则在高输入阻抗的仪器放大器的回路中，也不会带来误差。上述三种热电阻传感器的引入电路的输出，都需要后接高输入阻抗、高共模抑制比的仪器放
温度传感器的选用 摘要：在各种各样的测量技术中，温度的测量可能是最为常见的一种，因为许多的应用领域，掌握温度的确切数值，了解温度与实际状态之间的差异等，都具有极为重要的意义。就以测量为例，在力的测量，压力，流量，位置及电平高低等测量的过程中，为了提高测量精度，通常都会要求对温度进行监视。可以说，各种的物理量都是温度的函数，要得到精确的测定结果，必须针对温度的变化，作出精确的校正。 关键字：温度传感器热电偶热电阻集成电路 引言： 工业上常用的温度传感器有四类：即热电偶、热电阻RTD、热敏电阻及集成电路温 度传感器；每一类温度传感器有自己独特的温度测量围，有自己适用的温度环境；没有一种温度传感器可以通用于所有的用途：热电偶的可测温度围最宽，而热电阻的测量线性度最优，热敏电阻的测量精度最高。 1、热电偶 热电偶由二根不同的金属线材，将它们一端焊接在一起构成；参考端温度（也称冷补偿端）用来消除铁-铜相联及康铜-铜联接端所贡献的误差；而两种不同金属的焊接端放置于需 要测量温度的目标上。 两种材料这样联接后会在未焊接的一端产生一个电压，电压数值是所有联接端温度的函数，热电偶无需电压或电流激励。实际应用时，如果试图提供电压或电流激励反而会将误差 引进系统。 鉴于热电偶的电压产生于两种不同线材的开路端，其与外界的接口似乎可通过直接测量两导线之间的电压实现；如果热电偶的的两端头不是联接至另外金属，通常是铜，那末事情 真会简单至此。 但热电偶需与另外一种金属联接这一事实，实际上又建立了新的一对热电偶，在系统中引入了极大的误差，消除此误差的唯一办法是检测参考端的温度，以硬件或硬件-软件相结 合的方式将这一联接所贡献的误差减掉，纯硬件消除技术由于线性化校正的因素，比软件-硬件相结合技术受限制更大。一般情况下，参考端温度的精确检测用热电阻RTD，热敏电 阻或是集成电路温度传感器进行。原则上说，热电偶可由任意的两种不同金属构建而成，但在实践中，构成热电偶的两种金属组合已经标准化，因为标准组合的线性度及所产生的电压与温度的关系更趋理想。 表3与图2是常用的热电偶E,J,T,K,N,S,B R的特性。
热电偶传感器的应用与发展 一、引文 1.工作原理 在大量的热工仪器中，热电偶作为温度传感器，得到了广泛使用。它是利用热电效应来进行工作的，其热电势率一般为几十到几μV/℃。所谓的热电效应，是指当受热物体中的电子（洞），因随着温度梯度由高温区往低温区移动时，所产生电流或电荷堆积的一种现象。热电偶是将两种不同成份的导体，两端经焊接，形成回路，直接测量端叫工作端（热端），接线端子端叫冷端。当热端和冷端存在温差时，就会在回路里产生热电流，接上显示仪表，仪表上就会指示所产生的热电动势的对应温度值。电动势随温度升高而增长。 由于热电偶直接和被测对象接触，不受中间介质的影响，因而测量精度高，并且可以在-200～+1600℃范围内进行连续测量，甚至有些特殊热电偶，如钨-铼，可测量高达+2800℃的高温，且构造简单，使用方便。但是，热电偶只产生毫伏（mV）级输出，且需冷接点补偿（CJC）技术，延长时需补偿导线。 2.补偿原理 利用热电偶传感器测量温度时，冷端温度的影响是不可忽略的，且热电偶冷端暴露于作业环境中，可以认为冷端温度与作业环境温度一致。作业环境温度随季节气候变化而变化，因此冷端温度的测定是动态测定，冷端电势补偿是动态补偿。 在热电偶冷热端电势关系中，有如下公式存在： E AB(t，0)=E AB(t，t n)+E AB(t n，0) 其中，t为实测温度；t n为冷端温度；E AB（t，0）为冷端温度为0℃时，热电偶电势输出； E AB(t，t n)为冷端温度为t n℃时，热电偶电势输出；E AB(t n，0)为冷端补偿电势。上式中，E AB(t，t n)可直接从热电偶输出中检测到，只要获取冷端温度t n，就可以由分度表换算出E AB(t n，0)，进而求出E AB(t，0)。于是完成了冷端电势补偿，并可换算出实测温度t 。
各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件,其种类最多,应用最广,发展最快。众所周知,日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化, 在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1. 热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体 A 和 B 组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为 T ,称为工作端或热端,另一端温度为 TO ,称为自由端 (也称参考端或冷端,则回路中就有电流产生,如图 2-1(a所示,即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。与塞贝克有关的效应有两个:其一, 当有电流流过两个不同导体的连接处时, 此处便吸收或放出热量 (取决于电流的方向 , 称为珀尔帖效应;其二,当有电流流过存在温度梯度的导体时,导体吸收或放出热量 (取决于电流相对于温度梯度的方向 ,称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势 EAB(T, T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势, 此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势, 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关, 而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势, 热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时,在断开处 a , b 之间便有一电动势差△ V ,其极性和大小与回路中的热电势一致,如图 2-1(b所示。并规定在冷端,当电流由 A 流向 B 时, 称 A 为正极, B 为负极。实验表明,当△ V 很小时,△ V 与△ T 成正比关系。定义△ V 对△ T 的微分热电势为热电势率, 又称塞贝克系数。塞贝克系数的符号和大小取决于组成热电偶的两种导体的热电特性和结点的温度差。 2. 热电偶的种类
第九章热电偶传感器 一、单项选择题 1）正常人的体温为37C，则此时的华氏温度约为______，热力学温度约为______。 A. 32F，100K B. 99F，236K C .99F，310K D. 37F，310K 2）_____的数值越大，热电偶的输出热电势就越大。 A. 热端直径 B. 热端和冷端的温度 C. 热端和冷端的温差 D. 热电极的电导率 3）测量钢水的温度，最好选择______热电偶；测量钢退火炉的温度，最好选择_____热电偶；测量汽轮机高压蒸气（200C左右）的温度，且希望灵敏度高一些，选择______热电偶为宜。 A. R B. B C. S D. K E .E 4）测量CPU散热片的温度应选用______型的热电偶；测量锅炉烟道中的烟气温度，应选用______型的热电偶；测量100m深的岩石钻孔中的温度，应选用______型的热电偶。 A. 普通 B.铠装 C. 薄膜 D. 热电堆 5）在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是______。 A. 补偿热电偶冷端热电势的损失 B. 起冷端温度补偿作用 C. 将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 D. 提高灵敏度 二、分析与问答 1、简述热电偶与热电阻的测量原理的异同。 2、设一热电偶工作时产生的热电动势可表示为E AB (t , t )，其中A、B、t、t 各代表什么意义？ t 在实际应用时常应为多少？ 3、用热电偶测温时，为什么要进行冷端补偿？冷端补偿的方法有哪几种？ 三、计算题 1、用一K型热电偶测量温度，已知冷端温度为40℃，用高精度毫伏表测得此时 的热电动势为，求被测的温度大小？ 2、用一K型热电偶测钢水温度，形式如图示。已知A、B分别为镍铬、镍硅材料 制成，A`、B`为延长导线。问： 1）满足哪些条件时，此热电偶才能正常工作？ 2）A、B开路是否影响装置正常工作？原因？ 3）采用A`、B`的好处？ 4）若已知t 01=t 02 =40℃，电压表示数为，则钢水温度为多少？ 5）此种测温方法的理论依据是什么？ 3、试说明下面各图中分别是测量哪些被测温度量？ 习题答案：
pt100温度传感器原理 PT100是一个温度传感器,是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器,可以工作在-200℃至650℃的范围. 电阻式温度检测器(RTD,Resistance Temperature Detector)是一种物质材料作成的电阻,它会随温度的上升而改变电阻值,如果它随温度的上升而电阻值也跟著上升就称为正电阻係数,如果它随温度的上升而电阻值反而下降就称为负电阻系数。大部分电阻式温度检测器是以金属作成的,其中以白金(Pt)作成的电阻式温度检测器,最为稳定－耐酸碱、不会变质、相当线性...,最受工业界采用。 PT100温度感测器是一种以白金(Pt)作成的电阻式温度检测器,属于正电阻系数,其电阻和温度变化的关系式如下：R=Ro(1+αT)其中α=0.00392,Ro为100Ω(在0℃的电阻值),T为摄氏温度
因此白金作成的电阻式温度检测器,又称为PT100。 1：V o=2.55mA ×100(1+0.00392T)=0.255+T/1000 。 2：量测V o时,不可分出任何电流,否则量测值会不準。电路分析由于一般电源供应较多零件之后,电源是带杂讯的,因此我们使用齐纳二极体作为稳压零件,由于7.2V齐纳二极体的作用,使得1K电阻和5K可变电阻之电压和为6.5V,靠5K可变电阻的调整可决定电晶体的射(集极)极电流,而我们须将集极电流调为 2.55mA,使得量测电压V如箭头所示为0.255+T/1000。其后的非反向放大器,输入电阻几乎无限大,同时又放大10倍,使得运算放大器输出为2.55+T/100。6V齐纳二极体的作用如7.2V 齐纳二极体的作用,我们利用它调出 2.55V,因此电压追随器的输出电压V1亦为 2.55V。其后差动放大器之输出为
热电传感器 热电阻传感器的介绍 专业：生物医学工程 班级：生物1201 组员：刘少杰刘小斌日期：2015.9.18
新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。 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。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃～+500℃范围内的温度。 温度测量系统应用广泛，涉及到各行各业的各个方面，在各种不同的领域中都占有重要的位置。从降低开放成本扩大适用范围、系统运行的稳定性、可靠性出发，设计一种以Pt100铂热电阻为温度信号采集元件的传感器温度测量系统。才测量系统不但可以测量室内的温度，还可以测量液体等的温度，在实际应用中，该系统运行稳定、可靠，电路设计简单实用。热电阻传感器工作原理 在金属中，载流子为自由电子，当温度升高时，虽然自由电子数目基本不变（当温度变化范围不是很大时），但每个自由电子的动能将增加，因而在一定的电场作用下，要使这些杂乱无章的电子作定向运动就会遇到更大的阻力，导致金属电阻值随温度的升高而增加。热电阻就要是利用电阻随温度升高而增大这一特性来测量温度的。 热敏电阻是一种新型的半导体测温元件。半导体中参加导电的是载流子，由于半导体中载流子的数目远比金属中的自由电子数目少得多，所以它的电阻率大。随温度的升高，半导体中更多的价电子受热激发跃迁到较高能级而产生新的电子—空穴对，因而参加到电的载流子数目增加了，半导体的电阻率也就降低了（电导率增加）。因为载流子数目随温度上升按指数规律增加，所以半导体的电阻率也就随温度上升按指数规律下降。热敏电阻正是利用半导体这种载流子数随温度变化而变化的特性制成的一种温度敏感元件。当温度变化1℃时，某些半导体热敏电阻的阻值变化将达到
一、温度传感器热电阻的应用原理 温度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。其中铂热是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。 1．温度传感器热电阻测温原理及材料 温度传感器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。温度传感器热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造温度传感器热电阻。 2．温度传感器热电阻的结构 （1）精通型温度传感器热电阻工业常用温度传感器热电阻感温元件（电阻体）的结构及特点见表2-1-11。从温度传感器热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过温度传感器热电阻阻值的变化来测量的，因此，温度传感器热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制，有关具体内容参见本篇第三章第一节. （2）铠装温度传感器热电阻铠装温度传感器热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，如图2-1-7所示，它的外径一般为φ2~φ8m m，最小可达φmm。 与普通型温度传感器热电阻相比，它有下列优点：①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；②机械性能好、耐振，抗冲击；③能弯曲，便于安装④使用寿命长。 （3）端面温度传感器热电阻端面温度传感器热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面，其结构如图2-1-8所示。它与一般
轴向温度传感器热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。 （4）隔爆型温度传感器热电阻隔爆型温度传感器热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引超爆炸。隔爆型温度传感器热电阻可用于Bla~B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。 3．温度传感器热电阻测温系统的组成 温度传感器热电阻测温系统一般由温度传感器热电阻、连接导线和显示仪表等组成。必须注意以下两点： ①温度传感器热电阻和显示仪表的分度号必须一致 ②为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采用三线制接法。具体内容参见本篇第三章。 （2）铠装温度传感器热电阻铠装温度传感器热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，如图2-1-7所示，它的外径一般为φ2~φ8mm，最小可达φmm。与普通型温度传感器热电阻相比，它有下列优点：①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；②机械性能好、耐振，抗冲击，③能弯曲，便于安装④使用寿命长。 （3）端面温度传感器热电阻端面温度传感器热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面，其结构如图2-1-8所示。它与一般轴向温度传感器热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。 （4）隔爆型温度传感器热电阻隔爆型温度传感器热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影电阻体的
1、简述热电偶与热电阻的测量原理的异同。 答：(1). 相同点：都能测温度且只能直接测温度量 (2). 不同点：热电阻传感器原理为阻值大小变化对应温度变化，而热电偶传感器为热电动势大小变化对应温度变化 2、设一热电偶工作时产生的热电动势可表示为E AB(t , t0)，其中A、B、t、t0各代 表什么意义t0在实际应用时常应为多少 答：A、B——两热电极 T——热端温度，即被测温度 t0————冷端温度 t0常应为0℃ 3、用热电偶测温时，为什么要进行冷端补偿冷端补偿的方法有哪几种 答：因工作现场常常缺乏使热电偶传感器的冷端保持在0℃的条件 4、热电偶在使用时为什么要连接补偿导线 答：因为在使用热电偶测温时，必须将热电偶的参考端温度保持恒定，但在现场使用时，热电偶参考端往往处于高温热源附近，必须将它远离热源，移动到温度较为稳定的场所，又因补偿导线在规定使用温度范围内具为与热电偶相同的温度—热电势关系，因而它可以起到延长热电偶的作用，所以热电偶在使用时要连接补偿导线 5、什么叫测温仪表的准确度等级 答：测温仪表的准确度等级是指测温仪表准确度的数字部分，也就是仪表的准确度去掉百分号。 6、什么是热电偶 答：热电偶是通过测量电势从而测量温度的一种感温元件，是由两种不同成分的导体焊接在一起构成的。当两端温度不同时，在回路中就会有热电势产生，将温度信号转变为电信号，再由显示仪表显示出来。 7、为什么要进行周期检定 答：各种计量器具由于在频繁的使用中会发生变化和磨损，失去原有的精度，从而影响量值的准确性。为使测量的数据准确，必须对各种计量器具进行周期检定。
8、利用热电偶测温具有什么特点 答：测量精度高；结构简单；动态响应快；可作远距离测量；测量范围广。 计算题 1、用一K型热电偶测量温度，已知冷端温度为40℃，用高精度毫伏表测得此时的热电动势为，求被测的温度大小 1、E AB（t0，t）= E AB（t0，t n）+ E AB（t n，t） 即E AB（0，t）= E AB（0，40℃）+ E AB（40℃，t）查表，得： E AB（0，40℃）= 所以：E AB（0，t）=+=（mV） 查表，得t=740℃ 2、用一K型热电偶测钢水温度，形式如图示。已知A、B分别为镍铬、镍硅材料制成，A`、B`为延长导线。问： 1）满足哪些条件时，此热电偶才能正常工作 t01=t02，t n1=t n2 2）A、B开路是否影响装置正常工作原因 不影响。因钢水导电且温度处处相同。 3）采用A`、B`的好处为了使冷端远离高温区，降低测量成本 4）若已知t01=t02=40℃，电压表示数为，则钢水温度为多少 由E AB（t，t0）= E AB（t，t n）+ E AB（t n，t0）得： E AB（t，t0）=+=（mV） 查表得t=950℃ 5）此种测温方法的理论依据是什么中间温度定律
Pt100热电阻的测温电路 [摘要] 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。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。 热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃～+500℃范围内的温度。 温度测量系统应用广泛，涉及到各行各业的各个方面，在各种不同的领域中都占有重要的位置。从降低开放成本扩大适用范围、系统运行的稳定性、可靠性出发，设计一种以Pt100铂热电阻为温度信号采集元件的传感器温度测量系统。才测量系统不但可以测量室内的温度，还可以测量液体等的温度，在实际应用中，该系统运行稳定、可靠，电路设计简单实用。 [关键字] 传感器 Pt100热电阻温度测量
目录 1 前言 (4) 1．1 传感器概况 (4) 1．2 设计目的 (7) 2 设计要求 (8) 2．1 设计内容 (8) 2．2 设计要求 (9) 3 原器件清单 (10) 4 Pt100热电阻的测温电路 (11) 4．1 总体电路图 (11) 4．2 工作原理 (11) 5 Pt100热电阻测温电路的原理及实现 (12) 5．1 测温电路的工作原理 (12) 5．2 测温电路的实现 (14) 5．3 测量结果及结果分析 (15) 6 制作过程及注意事项 (16) 6．1 制作过程 (16) 6．2 注意事项 (17) 7 总结 (18) 8 致谢 (19) 参考文献 (20)
铂热电阻温度传感器测温电路 时间：2010-01-10 15:08:48 来源：深圳作者：徐明发 使用运算放大器和铂测温电阻温度检测电路 1，测温电阻转换电路 测温电阻是利用电阻值随温度变化的器件，在金属中，JIS规定了铂测温电阻、铜测温电阻的标准。而且，由0℃时的电阻值R0和t℃时的电阻值Rt之比(R t/R0)求温度t。在任意t℃时的电阻值R t为 R t=R0{1+a(t-t0)} (1) 这里，a是温度系数，铂为0.003916，铜为0.004250。 测温电阻的电阻值，在0℃用100Ω或50Ω。 铜测温电阻的温度系数不随温度变化，所以不需要线性补偿。但是缺点是能够使用的最高温度低，约为120℃。 铂测温电阻适合于±200℃左右比较低温的温度测定由于精度好，多被采用。但是，电阻温度系数稍有些非线性，所以需要进行线性补偿。 可是铂测温电阻的温度-电阻特性为饱和型，特性式为 R t＝R0（1+AT+BT2）（2） 的高次式。 2，测温电阻的线性补偿 图1表示铂（P t）测温电阻的温度－电阻特性是饱和型，所以关于线性补偿不需要使用热电偶那样的折线逼近电路和高次函数发生电路，对高温度可用提高输出电平那样的电路来实现。 图2表示测温电阻转换器的基本电路。在这个电路中E为基准电压，输出电压E0电压可以用 （3） 表示。R4是测温电阻的电阻值。 在测温（R4）流过的电流，JIS规定为10，5，2mA。这在测量测温电阻的电阻值时，由于测量电流而产生I2R的焦尔热，成为测定误差，不可忽视，所以规定了测定电流的上限。 测定电流小，焦尔热的产生少，输出电压也小，所以还必须考虑下级的放大器精度。 可是，在（3）式中，如果将E、R1、R2、R3一定，则产生对应于R4＝R t变化的输出电压E0。 选择R1＝R2，R3＝R4＝100Ω，如果R4电流5mA左右，设E为10V，从下式 （4） R1为2.4Ω。但是，图2的基本电路为反相电路，所以产生负的输出电压。 在图3中对基本电路为的下一级设计了反相放大电路，并设计了在0℃为0V的零调整和增益调整的电位器。 基准电源E使用温度变化小的。在图3中，使用温度系数小的（±50ppm/℃)TL430。 这个电路没有进行线性补偿，所以对大范围的温度测量误差大，不实用。但是，测温电阻的温度－电阻特性，如上所示，有随温度上升变化达到饱和的特性，因此，利用正反馈可以进行线性补偿。 图4是使用正反馈进行线性补偿的电路，由于把约4%左右的电压进行正反馈，如图5所示那样，在0～500℃的测温范围内，可进行线性补偿到0.4℃以内的精度。 可是，在用微机管理温度这样的模拟信号场合，要用A－D转换器读出输出电压，进行数据处理。测温电阻的线性补偿可以用软件进行比较简单地处理。所以，在考虑系统整体时，需要考虑用硬件进行或用软件进行的问题。 图1 铂测温电阻的温度-电阻特性非线性图2 测温电阻的基本电路
热电式传感器应用 ——在热水器，冰箱，电饭锅等电器中的应用在我们的日常生活当中，温度控制时时刻刻都存在着。在热水器中打一杯热水，热水温度的控制就需要温度传感器；夏天冰箱里的食物清凉可口而且不易变质，冰箱里的温度控制也需要温度传感器；感冒发烧时测体温用的体温计也是需要温度传感器的帮忙；还有生活中其他的东西很多都需要温度控制，温度测量元件的帮助。 一、热电阻 既然，热电阻在我们生活中是如此的重要，我们首先要了解其工作原理。 热电阻，主要是利用电阻随温度升高而增大这一特性来测量温度的。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。金属热电阻的感温元件有石英套管十字骨架结构，麻花骨架结构得杆式结构等。金属热电阻常用的感温材料种类较多，最常用的是铂丝。工业测量用金属热电阻材料除铂丝外，还有铜、镍、铁、铁—镍、钨、银等。薄膜热电阻是利用电子阴极溅射的方法制造，可实现工业化大批量生产。 其工作原理是，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，我们称其为正温度系数，即电阻值与温度的变化趋势相同。 热电阻的结构和分类：按其结构类型来分，热电阻 有普通型、铠装型、薄膜型等。普通型热电阻由感温元 件(金属电阳丝）、支架、引线、保护套管及接线盒等基 本部分组成。为避免电感分量，热电阻丝常采用双线并 绕，制成无感电阻。 1、感温元件(金属电阻丝) 由于铂的电阻率较大，而且相对机械强度较大，通 常铂丝的直径在（0.03~0.07）mrn±0.005mm。可单层绕 制，若铂丝太细、电阻体可做得小，但强度低，若铂丝
HEFEI UNIVERSITY 热电偶式传感器的应用与发展 系别电子信息与电气工程系 班级 09自动化1班 学号09050750020905075014 0905075023 姓名王林吴红田坤 完成时间2011.11.25
热电偶传感器应用与发展 摘要：目前，对于热电偶传感器的研究已经很透彻。在很多领域里，热电偶的应用是达到了举足轻重的程度，应用很广泛，效果也很理想。但是，其发展还有很大的空间，对于它的性能、用途以及使用范围还需进一步了解。鉴于热电偶的高速发展，本文主要对它的应用与发展进行阐述。 关键字：热电偶传感器测温应用发展 一、热电偶传感器的简介 热电偶传感器在许多方面都具备了一种理想温度传感器的条件,是一种典型的自发电传感器。在温度测量领域获得广泛应用。在《自动检测技术》、《传感器技术》等课教学中,热电偶传感器也是比较重要的内容，它涉及较多的理论与基本定律。在温度测量中，热电偶的应用极为广泛，它的优点是：结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等等。热电偶是一个有源元件，测量时不需要外加电源。所以常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。 二、热电偶的工作原理及热电动势 两种不同材料的导体组合成为一个闭合回路（图1），当回路的两个接触点分别置于不同的温度场中时，回路就会产生一个电动势（图2），即为“热电动势”。 图1热电偶回路图2热电偶回路的电动势 热电动势有两部分组成：接触电动势，温差电动势。 （1）接触电动势公式：e AB(t)=U At-U Bt e AB(t0)=U At0-U Bt0 （2）差动电动势公式：e A(t,t0)=U At-U At0 e B(t,t0)=U Bt-U Bt0
论文题目：热电阻传感器及其应用 姓名：刘奕沛 班级：车辆工程091201 学号：200912070116
热电阻传感器及其应用 摘要：热电阻传感器适用于温度检测要求较高的场合。介绍了金属热电阻和热敏热电阻传感器的工作原理、分类、结构及应用。 关键词：传感器；热电阻；热敏 Abstract Thermal resistor sensor suitable for the occasion that requires high temperature detection. Introduce the operating principle,classification,structure and application about the metal thermal resistor and heat-sensitive resistance sensor. Key words sensor ;thermal resistor ; heat-sensitive 新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决 的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。 热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。热电阻传感器具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃～+500℃范围内的温度。 1 工作原理 在金属中，载流子为自由电子，当温度升高时，虽然自由电子数目基本不变（当温度变化范围不是很大时），但每个自由电子的动能将增加，因而在一定的电场作用下，要使这些杂乱无章的电子作定向运动就会遇到更大的阻力，导致金属电阻值随温度的升高而增加。热电阻就要是利用电阻随温度升高而增大这一特性来测量温度的。 热敏电阻是一种新型的半导体测温元件。半导体中参加导电的是载流子，由于半导体中载流子的数目远比金属中的自由电子数目少得多，所以它的电阻率大。随温度的升高，半导体中更多的价电子受热激发跃迁到较高能级而产生新的电子—空穴对，因而参加到电的载流子数目增加了，半导体的电阻率也就降低了（电导率增加）。因为载流子数目随温度上升按指数规律增加，所以半导体的电阻率也就随温度上升按指数规律下降。热敏电阻正是利用半导体这种载流子数随温度变化而变化的特性制成的一种温度敏感元件。当温度变化1℃时，某些半导体热敏电阻的阻值变化将达到（3～ 6）%。在一定条件下，根据测量热敏电阻值的变化得到温度的变化。 2 分类
东北石油大学 课程设计 2012年6 月25
任务书 课程传感器课程设计 题目热电阻测温系统设计 专业姓名学号 主要内容： 热电阻的特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精度最高。此次设计主要是利用铂热电阻的特性设计测温系统。常用电桥作热电阻的测量电路，其中可设计二线式、三线式、四线式电桥连接测量电路来高精度的测量温度。同时我们还可以利用A/D转换器将温度信号转换成电压或电流来实现温度测量。 基本要求: 1、按照实验原理：以获得被测量温度的两线制铂热电阻、一运算放大电路及一调零电阻；所述两线制铂热电阻包括一正端子、一负端子，所述运算放大电路的输入端接所述两线制铂热电阻的正端子，所述调零电阻的一端连接所述两线制铂热电阻的负端子，其另一端接入电路中；该放大器的输出电压和热电阻的电阻变化值成线性关系。 2、掌握传感器的工作原理、使用和选用方法，能根据要求选用和使用常用传感器。 主要参考资料： [1] 夏路易,石宗义.电路原理图设计教程[M].北京希望电子出版社，2002.15-18. [2] 陈杰,黄鸿.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社，2002.30-35. [3] 张琳娜,刘武发.传感检测技术及应用[M].北京:中国计量出版社，1999.16-20. [4]袁希光.传感器手册[M].北京:北京国防工业出版社，1986.16. 完成期限2012.6.25—2012.6.29 指导教师 专业负责人 2012年6 月25 日
摘要 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。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。 热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃～+500℃范围内的温度。 温度测量系统应用广泛，涉及到各行各业的各个方面，在各种不同的领域中都占有重要的位置。从降低开放成本扩大适用范围、系统运行的稳定性、可靠性出发，设计一种以Pt100铂热电阻为温度信号采集元件的传感器温度测量系统。才测量系统不但可以测量室内的温度，还可以测量液体等的温度，在实际应用中，该系统运行稳定、可靠，电路设计简单实用。 关键词：传感器；Pt100热电阻；温度测量
热电阻热电偶温度传感器校准实验
湖南大学实验指导书 课程名称：实验类型： 实验名称：热电阻热电偶温度传感器校准实验 学生姓名：学号：专业： 指导老师：实验日期：年月日 一、实验目的 1.了解热电阻和热电偶温度计的测温原理 2.学会热电偶温度计的制作与校正方法 3.了解二线制、三线制和四线制热电阻温度测 量的原理 4.掌握电位差计的原理和使用方法 5.了解数据自动采集的原理 6.应用误差分析理论于测温结果分析。 二、实验原理 1.热电阻 (1) 热电阻原理 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。其中铂热是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。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。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。常用铂电阻和铜电阻，铂电阻在0—630.74℃以内，电阻Rt与温度t的关系为： Rt=R (1+At+Bt2)
R 0系温度为0℃时的电阻，铂电阻内部引线方 式有两线制，三线制，和四线制三种，两线制中引线电阻对测量的影响最大，用于测温精度不高的场合，三线制可以减小热电阻与测量仪之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误 差。四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响，用与高精度温度检测。本实验是三线制连接，其中一端接二根引线主要是消除引线电阻对测量的影响。 (2) 热电阻的校验 热电阻的校验一般在实验室中进行，除标准铂电阻温度计需要作三定点，（水三相点，水沸点和锌凝固点）校验外，实验室和工业用的铂或铜电阻温度计的校验方法有采用比较法两种校验方法。比较法是将标准水银温度计或标准铂电阻温度计与被校电阻温度计一起插入恒温水浴中，在需要的或规定的几个稳定温度下读取标准温度计和被校验温度计的示值并进行比较，其偏差不超过最大允许偏差。在校验时使用的恒温器有冰点槽，恒温水槽和恒温油槽，根据所校验的温度范围选取恒温器。比较法虽然可用调整恒温器温度的方法对温度计刻度值逐个进行比较校验，但所用的恒温器规格多，一般实验室多不具备。因此，工业电阻温度计可用两点法进行校验，即只校验R0与R100/ R0两个参数。这种校验方法只需要有冰点槽和水沸点槽，分别在这两个恒温槽中测得被校验电阻温度计的电阻R0 和R100，然后检查R0 值和R100/R0 的比值是否满足规定的技术数据指标，以确定温度计是否合格。 (3) 热电阻的类型 1）普通型热电阻。从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。
传感器原理与应用习题-第7章热电式传感器
《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案 教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书 第7章热电式传感器 7-1 热电式传感器有哪几类？它们各有什么特点？ 答：热电式传感器是一种将温度变化转换为电量变化的装置。它可分为两大类：热电阻传感器和热电偶传感器。 热电阻传感器的特点：（1)高温度系数、高电阻率。(2)化学、物理性能稳定。(3)良好的输出特性。(4).良好的工艺性，以便于批量生产、降低成本。 热电偶传感器的特点：（1）结构简单（2）制造方便（3）测温范围宽（4）热惯性小（5）准确度高（6）输出信号便于远传 7-2 常用的热电阻有哪几种？适用范围如何？答：铂、铜为应用最广的热电阻材料。铂容易提纯，在高温和氧化性介质中化学、物理性能稳定，
制成的铂电阻输出－输入特性接近线性，测量精度高。铜在-50～150℃范围内铜电阻化学、物理性能稳定，输出－输入特性接近线性，价格低廉。当温度高于100℃时易被氧化，因此适用于温度较低和没有侵蚀性的介质中工作。 7-3 热敏电阻与热电阻相比较有什么优缺点？用热敏电阻进行线性温度测量时必须注意什么问题？ 7-4 利用热电偶测温必须具备哪两个条件？ 答：（1）用两种不同材料作热电极（2）热电偶两端的温度不能相同 7-5 什么是中间导体定律和连接导体定律？它们在利用热电偶测温时有什么实际意义？ 答：中间导体定律：导体A、B组成的热电偶，当引入第三导体时，只要保持第三导体两端温度相同，则第三导体对回路总热电势无影响。利用这个定律可以将第三导体换成毫伏表，只要保证两个接点温度一致，就可以完成热电势的测量而不影响热电偶的输出。 连接导体定律：回路的总电势等于热电偶电势EAB(T,T0)与连接导线电势EA’B’(Tn,T0)的代数和。连接导体定律是工业上运用补偿导线进行