温度传感器的应用优秀课件

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三线式接法能消除误差的原理
▪ PT100引出的三根导线截面积和长度均 相同(即r1=r2=r3)，测量铂电阻的电路 一般是不平衡电桥，铂电阻(Rpt100)作 为电桥的一个桥臂电阻，将导线一根(r1) 接到电桥的电源端，其余两根(r2、r3) 分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻 的桥臂上，这样两桥臂都引入了相同阻 值的引线电阻，电桥处于平衡状态，引 线线电阻的变化对测量结果没有任何影 响。
RT=AeB/t
式中Rt为温度为t时的阻值；A、B取决于半导体材料的结构的 常数。
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▪ 采用热电阻构成的测温仪器有电桥、直流电位差计、电子式 自动平衡计量仪器、动圈比率式计量仪器、动圈式计量仪器、 数字温度计等
▪ 用热电阻进行温度测量时的接法有四线式接法、三线式接法、 二线式接法
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由上式可见只要RX的值发生变化，则VG发生变化
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另一种四线式接法
右图中R为固定电阻， R１～Ｒ４为平衡调节电 阻，S为切换开关,L1、L2为热电阻体内导线。
设R1的左半部分电阻为R10,右半部分电阻为R11. R2的左半部分电阻为R20,右半部分电阻为R21.R3 的左半部分为R30,右半部分为R31. 当S接到A时： 检流计的左半部分电压为：VGL=[(R30+R10)/(R+R10+R30)]U
电压Uo为：
▪即 ▪ 设室温t= t0时，Rx= Rx0，当温度t= t0+D t
时，Rx= Rx0+DRx，由（4-22-3）式求得电 压Uo为：
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测温原理
▪ 由于温度变化而引起的温度传感器的阻值变化较小， 通常采用电桥构成放大器。当温度传感器的阻值发生 变化时，电桥的两臂出现不平衡。这使得电桥输出一 个毫幅级的电压而供中间级放大器放大，再经后续电 路测量。
▪ 电桥输出电压的值可以通过下式求得：
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热电阻传感器
▪ 热电阻：电阻值随温度变化的温度检测元件。 ▪ 金属热电阻的阻值与温度的关系：
RT=R0[1+a(T-T0)+b(T-T0)2...] 式中，Rt为温度t时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0℃）时对应电 阻值；α为温度系数。 半导体热电阻的阻值与温度的关系：
▪ 图2中，非平衡电桥的BD两端接负载电阻为Ro的电压 表。该电桥不需要调平衡，只要测量输出电压Uo或电 流Io，就可得到Rx值。
▪ 当负载电阻Ro→∞（即电桥输出处于开路状态）时， Io=0，电桥输出端接数字电压表或高输入阻抗放大器 时属这种情况。
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电桥
▪ R0较大时，I0趋向于零 ▪ 因Io=0，故I1=I4，I2=I3，根据分压原理，输出
图a）为电桥或动圈式计量仪器图 ｂ） 为带放大器的动圈式计量仪器 放大器两输入端的电压为： V={(RRx-RR3)/[(Rx+R)(R+R1)]}U
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▪ 图ｃ）为电子自动平衡式计量仪器 ， 图ｄ）为数字式温度计
设RP上端的电压为RPU,下端电压为 RPD, 图C)中放大器两边的电压为： UA=[(2RPD+Rx-R-RP)/(2RP+2R+Rx)]U
VRs=[RS/(Rh+RS+RX)]U VRx=[Rx/(Rh+RS+RX)]U
通过电位差计或数字电压表测出 VRs与VRx的差值从而确定出温度
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•温度传感器的三线式接法
采用３线式连接方式时使用的导线必 须是材质、线径、长度及电阻值相等， 而且在全长导线内温度分布相同。这 种方式可以消除热 温度传感器电阻 内导线及连线引起的大部分误差，一 般的温度测量大都采用这种接线方式。 不难算出检流计两边的电压为： VG={(RRx-RR3)/[(Rx+R)(R+R1)]}U
右半部分电压为：VGR=[(RX+R21)/(RX+R21+R)]U 则检流计和R11、R20两边的电压为： VG=VGL-VGR={(R21R30+RR30-RXR1-RRX)/[(R+R1+R30)(RX+R21+R)]}U 当S接到B时： 检流计的左半部分电压为：VGL=[(R30+R10+RX)/(R+R10+R30+RX)]U
右半部分电压为：VGR=[R21/(R21+R)]U 则检流计和R11、R20两边的电压为： VG=VGL-VGR={(R21R-RR30-R10R-RRX)/[(R+R10+R30+RX)(R21+R)]}
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热电阻构成电位差计或数字电压表
▪ Ｒｘ为热电阻体构成的电阻元件， ＲＳ为标准电阻，Ｒｈ为电流调 节电阻，Ｓ为切换开关。
热电阻传感器的四线式接法
Hale Waihona Puke Baidu
▪ 为了消除热电阻测量电路中电阻体内 导线以及连线引起的误差，在右图所 示的电桥及直 流电位差计或数字电压 表中，热电阻体采用４线连接方式， 这样，可用于对标准电阻温度计进行 校正，并能对温度进行高精度的测 量。
如图所示为热电阻传感器构成的电桥测温计。图中，Ｒｘ为热电阻体构
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温度传感器的类型
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温度传感器的测温范围
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电桥
▪ 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。
成的电阻元 件，Ｇ为检流计或微电流检测器，Ｒ为固定电阻，R１～Ｒ４ 为平衡调节电阻，S为切换开关,L1、L2为热电阻体内导线。
检流计上部的电压: 下部的电压：
检流计的电压：
VGU=[RX/(RX+R)]U VGD=[R4/(R3+R4)]U VG=VGU-VGD={(RXR3-R4R)/[(R3+R4)(R+RX)]}.U
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热电阻传感器的二线式接法
▪ 右图所示电路为采用２线式连接方式， 这种接线方式不能消除连线电阻随温度 变化引起的误差，为此，应确保连线电 阻值远低于测温的热电阻值。一定要将 外部的电阻值调整到计量仪器说明书中 提供的标称值。外部电阻是指接在计量 仪器的测量端子外侧的导线及测温热电 阻体内导线所组成的电路的电阻，不包 括由热电阻体构成的电阻元件的电阻。 采用热电阻进行高精度的温度测量时， 不希望采用２线式连接方式，即使采用 也要使用电阻补偿导线