电阻式温度传感器 PPT课件

按照其与单片机的接口来分，温度传感器可分 为传统的分立式、模拟集成、智能数字温度 传感器三类。
传统的分立式温度传感器输出的是模拟电信号 模拟集成温度传感器的输出是模拟电信号 智能数字温度传感器输出的是数字信号
在本模块中，温度传感器的分类主要以 测温原理为依据，介绍最为常见的电阻式 温度传感器和热电偶温度传感器。
热电阻温度传感器有普通型、铠装型、 端面型和隔爆型四种结构。
1. 普通型热电阻温度传感器 普通型热电阻温度传感器由热电阻元件、绝缘套管、引 出线、保护套管及接线盒等基本部分组成，如下图所示。
普通型热电阻温度传感器
2. 铠装热电阻温度传感器 铠装热电阻温度传感器是由感温元件(电阻体)、引线、 高绝缘氧化镁、1Cr18Ni9Ti不锈钢套管经多次一体拉制 而成的坚实体，这样在安装、弯曲时,不会损坏热电阻元 件。 3. 端面热电阻温度传感器 端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝绕制而成， 紧贴在温度计端面，其外形如下图所示，外形短、粗， 敏感元件集中在端面。
数控机床
机加工使工件温度升高
电阻式温度传感器
1、热电阻温度传感器 2、热敏电阻温度传感器
热电阻效应
导体或半导体材料的电阻值随温度变化 而变化的现象称为热电阻效应，电阻式温 度传感器就是利用热电阻效应制成的。
热电阻按使用的材料来分可分为两大类， 一种是由金属导体铂、铜、镍等制成的感 温元件，称为金属热电阻，简称热电阻； 另一种是由半导体材料制成的感温元件， 称为热敏电阻。
三、简答题
1、电阻式温度传感器的工作原理是什么？它 有哪几种类型？
2、金属热电阻传感器常用的材料有哪几种？ 各有什么特点？
3、热敏电阻分为哪三类？试分析一下它们各 自的特点。
4、请画出热电阻和热敏电阻的电路符号
5、请根据以下的图说明曲线1和曲线2的特点
按照ITS-1990标准，国内常用的铂热电阻器有R0=10欧姆 和R0=100欧姆两种，它们的型号分别为Pt10和Pt100，其中 Pt100最为常用。不同型号有其对应的分度表（R-t特性曲线 的关系表），铂热电阻（Pt100）分度表见表3-1.这样在实 际测量时，只要测得热电阻的阻值，便可从相应的分度表中 查出对应的温度值，得到被测物体的温度。
电桥的概念：用比较法 测量各种量（如电阻、电容、 电感等）的仪器。最简单的 是由四个支路组成的电路。 各支路称为电桥的“臂”。 如图电路中有一电阻为未知 （R2），一对角线中接入直 流电源U，另一对角线接入 检流计G。可以通过调节各 已知电阻的值使G中无电流 通过，则电桥平衡，未知电 阻R2=R1·R4/R3。
4 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
5、国际上规定的温标有（ 摄氏温标 ）、华氏
温标、热力学温标。其中摄氏温标的单位为
（
），华氏温标的单位为（
），
热力学温标的单位为（
）
6、按照感温元件是否与被测温对象相接触来分温
度传感器可分为（接触式 ）和非接触式温度传感器
端面热电阻温度传感器
4. 隔爆型热电阻温度传感器 隔爆型热电阻通过具有隔爆外壳的接线盒，把其外 壳内部可能产生爆炸的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，阻止向周围的生产现 场传爆，其外形如下图所示。
隔爆型热电阻 温度传感器
热敏电阻温度传感器
热敏电阻与热电阻相比，其灵敏度高， 电阻温度系数大，结构简单，体积小，适 应于动态测量，但化学稳定性差。测温范 围窄，通常为-100~300C。
铜电阻 铜材料容易提纯，具有较大的电阻温度系数， 铜电阻的阻值与温度之间接近线性关系，铜的 价格比较便宜。 工 业 上 铜 热 电 阻 有 两 种 分 度 号 ： Cu50 （R0=50欧姆）和Cu100（R0=100欧姆），相应 有Cu50、Cu100两种分度表
热电阻的典型测量电路
工业上多采用三线单臂电桥电路和四线制恒流源 测量电路。
阻；另一种是由半导体材料制成的感温元 件，称为（ 热敏电阻）。
10、负温度系数的热敏电阻也称为（NTC ） 热敏电阻，大多都具有很（ 高 ）的负电 阻温度系数。当温度升高时，其电阻值随 之（ 减小）
二、判断题
1、半导体热敏电阻常用做温度传感器，这是 因为温度越高，它的电阻值越大（X ）
2、电蔚斗能够自动控制温度的原因是因为它 装有双金属片温度传感器，这种传感器的 作用是控制电路的通断（ √ ）
热敏电阻
1、热敏电阻是由某些金属氧化物或单晶硅、锗等材料按特 定工艺制成的热敏元件，它对温度反应较为敏感，电阻值 随温度变化显著。 2、 根据受热方式的不同分，热敏电阻可分为直热式和旁热 式两种。
根据受热方式的不同 分，热敏电阻可分为 直热式和旁热式两种。
直热式热敏电阻是利用电阻体本身通过 电流产生热量，使其电阻值发生变化而制 成的。
模块三 温度传感器
任务1 电阻式温度传感器
1、学习温度、温标的概念
2、学习温度传感器的分类
3、学习热电阻、热敏电阻传感器的概念及其 特点、种类及其应用
o F oC 1.8 32
K oC 273.15
• 温度 传感器是用来测试温度的器件，主要由 感温元件和测量电路组成。
• 分类
按照感温元件是否与被测温对象相接触来分 温度传感器可分为接触式和非接触式 按照其与单片机的接口来分 传统的分立式、模拟集成、智能数字温度传感器
旁热式热敏电阻中除了一个电阻体外， 还有一个金属丝绕制的加热器作为热源电 阻，电阻体与加热体之间绝缘，但又离得 很近，一起密封在高真空的玻璃壳中。
RT/ Ω
10 6
105
10 4
103 102 2
101
100 0
40
4
3
1
60 120 160
t/ ℃
电阻式传感器
1、热电阻温度传感器 2、热敏电阻温度传感器
热敏电阻温度传感器便于安装与远距离测 温，广泛应用于家用空调、汽车空调、冰 箱、饮水机、暖风机、洗碗机、消毒柜、 洗衣机、电热水器、整体浴室、豆浆机、 烘干机等。
+12V
R1
R2
10K
10K
OUT
IC
RP
OUT
Байду номын сангаас
10K
LM393
PTC
Rt
θ
GND
t
+12V
R1
R2
10K
10K
OUT
IC
RP
热敏电阻的图形符号
热电阻
铂电阻
铜电阻
热敏电阻
热敏电阻
热电阻的特点：
1、金属热电阻随温度的升高而增大 2、R-t特性曲线关系最好成线性关系 3、最常用的材料是铂和铜 4、物理、化学性能稳定、重复性好
铂电阻
铂易于提纯，物理、化学性质稳定，电阻率较大，能耐 较高的温度，是制造标准热电阻和工业用热电阻的最好材料。 但铂是贵重金属，价格较高。
• 按照感温元件是否与被测温对象相接触来分， 温度传感器可分为接触式和非接触式。
1、接触式温度传感器测温时与被测对象直 接接触，主要包括电阻式、热电偶、热膨胀式 温度传感器等。
2、 非接触式温度传感器测温时不需直接与 被测对象接触。可以测量高温、有腐蚀性、有 毒和运动物体的温度，主要包括辐射高温计、 红外温度传感器等。
在现代机加工过程中常常使用数控机床(见下左图)， 机床中电动机的旋转、移动部件的移动、切削等都会 产生热量(见下右图)，且温度分布不均匀，造成温差， 使机床产生热变形影响零件加工精度。为了避免温度 产生的影响,可在机床上某些部位装设温度传感器,感 受温度信号并将其转换成电信号送给控制系统，控制 冷却液流量，以便控制温度。
7、传统的分立式温度传感器输出的是（ 模拟电信号）
模拟集成温度传感器的输出是（ 模拟电信号）
智能数字温度传感器输出的是（数字信号 ）
8、导体或半导体材料的电阻值随（ 温度） 变化而变化的现象称为（ 热电阻）效应，电 阻式温度传感器就是利用（热电阻）效应制 成的。
9、热电阻按使用的材料来分可分为两大类， 一种是由（金属）导体铂、铜、镍等制成的 感温元件，称为（金属热电阻），简称热电
OUT
10K
LM393
PTC
Rt
θ
GND
t
一、填空题
1、金属热电阻的电阻率随温度的升高而（ 增大）
2、热敏电阻是一种（电阻值）会随（温度）而改 变的敏感元件
3、将万用表的选择开关置于RX1k挡，再将万用 表的两支表笔与PTC热敏电阻RT的两端相连， 这时指针恰好指在刻度盘的中间。若往PTC热 敏电阻RT上擦一些酒精，指针将向（右 ）移 动；若用蜡烛火靠近PTC热敏电阻RT，则指针 将向（左 ）移动