常用温度传感器的对比分析及选择

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(完整word版)常用温度传感器比较

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一.主题:温度传感器二.内容接触式温度传感器1.热电偶:(1)测温原理:两种不同成分的导体(称为热电偶丝或热电极)两端接合成回路,当接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电动势。

热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端(也称为补偿端);冷端与显示仪表连接,显示出热电偶所产生的热电动势,通过查询热电偶分度表,即可得到被测介质温度。

(2)测温范围:常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量,某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(如钨-铼)。

(3)常用热电偶型号:(4)实例:T型热电偶,测温范围-40~350℃。

2.热电阻:(1)测温原理:热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的,即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。

因此,只要测量出感温热电阻的阻值变化,就可以测量出温度。

目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。

金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示,即:Rt=Rt0[1+α(t-t0)]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。

半导体热敏电阻的阻值和温度关系为: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。

(2)测温范围:金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量,其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠。

半导体热敏电阻测温范围只有-50~300℃左右, 且互换性较差,非线性严重,但温度系数更大,常温下的电阻值更高(通常在数千欧以上)。

(3)常用热电阻:目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜:铂电阻精度高,适用于中性和氧化性介质,稳定性好,具有一定的非线性,温度越高电阻变化率越小;铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系,温度线数大,适用于无腐蚀介质,超过150℃易被氧化。

温度传感器分类及特点

温度传感器分类及特点

温度传感器分类及特点温度传感器是用于测量物体温度的设备,通常由敏感元件和转换元件组成。

根据工作原理的不同,温度传感器可以分为热电偶、热敏电阻、热电阻、热辐射传感器等。

下面将对这几种温度传感器进行详细介绍。

一、热电偶热电偶是一种常见的温度传感器,其工作原理是基于塞贝克效应(Seebeck effect)。

当两种不同材料的导体接触时,在温度差异的作用下,会在接触点产生电动势,这种现象称为塞贝克效应。

热电偶就是利用这种效应来测量温度的。

热电偶具有精度高、稳定性好、测量范围广等优点,因此在工业生产和科研领域得到广泛应用。

常用的热电偶材料有铜-镍、镍铬-镍铝等,可以根据不同的测量温度和环境选择合适的热电偶。

二、热敏电阻热敏电阻是一种半导体材料制成的温度传感器,其电阻值会随着温度的变化而变化。

热敏电阻可以分为正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)两种类型。

PTC热敏电阻的阻值随着温度的升高而增大,而NTC热敏电阻的阻值随着温度的升高而减小。

热敏电阻具有体积小、响应速度快、灵敏度高等优点,因此在自动控制、测温仪表等领域得到广泛应用。

同时,热敏电阻的缺点是精度较低,稳定性较差,容易受到环境因素的影响。

三、热电阻热电阻是一种金属导体材料制成的温度传感器,其电阻值会随着温度的变化而变化。

常用的热电阻材料有铜、镍、铂等。

在常温下,热电阻的阻值会随着温度的升高而增大,但在高温下,其阻值会受到金属的磁化效应影响而发生变化。

热电阻具有精度高、稳定性好、耐腐蚀等优点,因此在低温测量领域得到广泛应用。

同时,热电阻的缺点是响应速度较慢,容易受到金属导体材料本身特性的影响。

四、热辐射传感器热辐射传感器是一种利用物体辐射的热量来测量温度的传感器,其工作原理是基于普朗克辐射定律(Planck's law)。

当物体受到辐射时,其辐射的热量与物体的温度和波长有关。

热辐射传感器通过测量物体辐射的热量来推算物体的温度。

热辐射传感器具有非接触、无损、高精度等优点,因此在高温、高压、腐蚀等恶劣环境下得到广泛应用。

温度传感器型号及温度测量范围【详解】

温度传感器型号及温度测量范围【详解】

温度传感器对于环境温度的测量非常准确,广泛应用于农业、工业、车间、库房等场所。

对于温度传感器的种类非常多,不同的感温元件不同的型号,在国内比较常用的温度传感器型号有哪些呢,下面为大家简单介绍一下常用的温度传感器。

通过感温元件来分类可以大致分成铂热电阻温度传感器、热电偶温度传感器、热敏电阻温度传感器三大类。

1:铂热电阻温度传感器铂热电阻是利用铂丝的电阻值随着温度的变化而变化这一基本原理设计和制作的,按0℃时的电阻值R(℃)的大小分为10欧姆(分度号为Pt10)和100欧姆(分度号为Pt100)等,测温范围均为-200~850℃。

利用PT100铂热电阻作为感温元件的型号有铠装式、装配式、插座式、端面热电阻。

可测温度:温度范围在-200摄氏度到150摄氏度,-50摄氏度到850度。

主要应用了需要温度误差小的行业或者是精密仪器仪表。

2:热电偶温度传感器热电偶温度传感器主要是通过两根不同的金属材料焊接在一起的,主要温度发生改变,那么两端就会有不同的电势产生,通过电势的变化来得出相应的温度变化。

可测温度:zui高达到2300度,在高温段比较准用的K 型正级3:热敏电阻由金属氧化物陶瓷组成,是低成本、灵敏度zui高的温度传感器测温范围:温度范围小-50到200度左右,体积小,响应时间快。

因为价格低廉所以在很多家用电器上都被应用到了。

扩展资料:工作原理:金属膨胀原理设计的传感器:金属在环境温度变化后会产生一个相应的延伸,因此传感器可以以不同方式对这种反应进行信号转换。

双金属片式传感器:双金属片由两片不同膨胀系数的金属贴在一起而组成,随着温度变化,材料A比另外一种金属膨胀程度要高,引起金属片弯曲。

弯曲的曲率可以转换成一个输出信号。

热电偶传感:热电偶由两个不同材料的金属线组成,在末端焊接在一起。

再测出不加热部位的环境温度,就可以准确知道加热点的温度。

由于它必须有两种不同材质的导体,所以称之为热电偶。

不同材质做出的热电偶使用于不同的温度范围,它们的灵敏度也各不相同。

物理实验中常用的温度传感器及其使用方法

物理实验中常用的温度传感器及其使用方法

物理实验中常用的温度传感器及其使用方法在物理实验中,温度传感器是不可或缺的工具之一。

它能够测量物体的温度,提供重要的数据支持,帮助科学家进行实验研究。

本文将介绍一些常用的温度传感器及其使用方法,以帮助读者更好地了解这一领域。

1. 热电偶(Thermocouple)热电偶是最常见和广泛使用的温度传感器之一。

它是由两种不同金属材料组成的电偶,根据热电效应来测量温度。

当两种金属连接在一起时,在温度变化时会产生电压变化。

通过测量这个电压变化,就可以计算出温度的变化。

热电偶的使用方法相对简单。

首先,将热电偶与待测物体的接触部分连接。

然后,使用一个电压计或温度计测量电压变化,并将其转化为相应的温度值。

需要注意的是,热电偶对环境的干扰比较敏感,因此要保证实验环境的稳定性。

2. 铂电阻温度计(Platinum Resistance Thermometer)铂电阻温度计是一种基于电阻与温度之间的关系进行测量的传感器。

它使用铂金作为感测元件,根据铂电阻随温度的变化而变化来测量温度。

使用铂电阻温度计时,首先需要将它与待测物体接触的部分固定。

然后,将一个稳定的电流通过铂电阻,测量电阻的变化。

通过已知的电阻-温度关系,可以得出相应的温度值。

铂电阻温度计具有较高的精度和稳定性,广泛应用于工业和科学领域。

然而,它的价格较高,所以在一些低成本的实验中可能不太适用。

3. 热敏电阻(Thermistor)热敏电阻是一种电阻随温度变化而变化的传感器。

它通常由陶瓷或半导体材料制成,灵敏度较高。

热敏电阻主要分为正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)两种类型。

使用热敏电阻时,需要将它与待测物体的接触部分连接。

然后,通过测量电阻的变化来计算温度的变化。

由于热敏电阻的电阻-温度关系是非线性的,因此需要使用特定的校准曲线来将电阻值转化为温度值。

热敏电阻在实验室和工业领域都有广泛的应用。

由于其较低的成本和高精度,它成为许多实验室中常用的温度传感器之一。

常用温度传感器

常用温度传感器

医疗健康:监测人体体温辅 助诊断疾病
农业种植:监测土壤和空气 温度优化种植环境
Prt Three
热电偶温度传感器
热电偶工作原理
热电偶由两种不同的金属或金属合金组成 当两种金属或金属合金的温度不同时会产生电压 电压的大小与温度差成正比 热电偶通过测量电压来测量温度
热电偶种类及材料
热电偶种类:K型、J型、T型、E型等 K型热电偶:镍铬-镍硅适用于高温环境 J型热电偶:铁-康铜适用于中低温环境 T型热电偶:铜-康铜适用于低温环境 E型热电偶:镍铬-康铜适用于中低温环境 热电偶材料:镍铬、镍硅、铁、康铜等
汽车电子:发动机温度监测、 空调温度控制等
Prt Six
红外线温度传感器
红外线温度传感器工作原理
红外线辐射: 物体温度越高 辐射的红外线
越多
传感器接收: 红外线温度传 感器接收物体 辐射的红外线
信号处理:传 感器将接收到 的红外线信号 转换为电信号
显示温度:将 电信号处理后 显示为物体温

红外线温度传感器种类及特点
热敏电阻工作原理
热敏电阻是一种半导体器件其电阻随温度变化而变化 热敏电阻的电阻随温度升高而减小随温度降低而增大 热敏电阻的电阻变化率与温度变化率成正比 热敏电阻的电阻变化率可以通过测量电阻值来计算从而得到温度值
热敏电阻种类及材料
正温度系数热敏电阻(PTC):由半导体材料制成电阻随温度升高而增大 负温度系数热敏电阻(NTC):由金属氧化物制成电阻随温度升高而降低 临界温度系数热敏电阻(CTR):由半导体材料制成电阻随温度升高而减小 热敏电阻材料:包括陶瓷、金属氧化物、半导体等
红外线温度传感器应用场景及注意事项
应用场景:工业生产、医 疗健康、环境监测等领域

温度传感器分类与特点

温度传感器分类与特点

温度传感器分类与特点1.热电阻温度传感器(RTD):热电阻温度传感器是一种基于电阻值随温度变化的原理工作的传感器。

常见的热电阻材料有铂(Pt100、Pt1000)、镍(Ni100、Ni1000)等。

热电阻温度传感器具有较高的精度、较宽的测量范围和较好的线性特性。

但是,它们的响应时间较慢,对环境干扰较为敏感。

2.热敏电阻温度传感器(NTC):热敏电阻温度传感器是一种采用热敏电阻材料工作的传感器,其电阻值随温度变化。

常见的热敏电阻材料有氧化锡(SnO2)、氧化镁(MgO)等。

热敏电阻温度传感器具有较高的灵敏度和较低的成本,适用于大量应用场合。

但是,由于其非线性特性,需要进行校准和补偿,测量精度相对较低。

3.热电偶温度传感器:热电偶温度传感器是基于两种不同金属的电动势随温度变化的原理工作的传感器。

常见的热电偶有铜-铜镍(Type T)、铁-铜镍(Type J)等。

热电偶温度传感器具有较大的测量范围、良好的线性特性和较快的响应速度。

但是,由于热电偶两端的接触材料不同,容易受到外界电磁干扰的影响。

4.热电堆温度传感器:热电堆温度传感器是一种由多个热电偶组成的传感器,用于测量较高温度下的温度变化。

热电堆温度传感器具有较高的测量精度和较大的温度范围,适用于高温环境。

但是,由于需要多个热电偶的组合,造成了较高的成本。

5.红外温度传感器:红外温度传感器是一种基于物体放射出的红外线辐射功率与其温度成正比的原理工作的传感器。

红外温度传感器具有非接触式测量、快速响应和长测量距离等特点。

但是,其测量精度受到环境因素的影响较大,同时需要针对不同物体进行校准。

总的来说,不同类型的温度传感器各具特点,适用于不同的应用场合。

选择合适的温度传感器需要根据测量范围、精度要求、响应速度以及环境干扰等因素综合考虑。

一文看懂温度传感器的种类及优缺点

一文看懂温度传感器的种类及优缺点

一文看懂温度传感器的种类及优缺点(温度传感器)是温度测量仪表的核心部分,品种繁多,按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。

接触式温度传感器接触式温度传感器的(检测)部分与被测对象有良好的接触,通过传导或对流达到热平衡,从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。

一般测量精度较高。

在一定的测温范围内,温度计也可测量物体内部的温度分布。

但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差。

常用的接触式温度传感器有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。

非接触式温度传感器非接触式温度传感器与被测对象互不接触,可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速(瞬变)对象的表面温度,也可用于测量温度场的温度分布。

最常用的非接触式温度传感器的(工作原理)是基于黑体辐射基本定律的辐射测温法。

辐射测温法包括亮度法(见(光学)高温计)、辐射法(见辐射高温计)和比色法(见比色温度计)。

各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。

只有对黑体(吸收全部辐射并不反射光的物体)所测温度才是真实温度。

而材料表面发射率不仅取决于温度和波长,而且还与表面状态、涂膜和微观组织等有关,因此很难精确测量。

其中(红外)测温(传感器)是特别常见的一种。

红外传感器接收到物体发出的能量后,通过其光学系统,可将红外能量转换成电(信号),然后将其转换为温度值。

生活中常见四大温度传感器温度传感器是最常用的传感器之一,所有类型的设备都使用温度传感器,包括计算机,汽车,厨房用具,空调和家用恒温器。

最常见的温度传感器主要分四种,包括热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)和IC温度传感器,其中IC温度传感器又包括(模拟)输出和数字输出两种类型。

4类常见温度传感器特性,来源:(Digi-Key)在(工业)设施内,90%以上甚至更多的温度监测都由热电阻(RTD)和热电偶(T/C)完成。

热电偶:测温范围广,便宜热电偶由两条不同材料的金属线组成,在末端焊接在一起,组成回路。

各种负温度系数NTC热敏电阻-温度传感器技术参数详解与选型

各种负温度系数NTC热敏电阻-温度传感器技术参数详解与选型

各种负温度系数NTC热敏电阻-温度传感器技术参数详解与选型负温度系数(NTC)热敏电阻是一种能够根据温度的变化而产生相应变化的电阻器件。

下面将从技术参数和选型两个方面详细介绍NTC热敏电阻。

一、技术参数:1.温度系数:温度系数是指在一定温度范围内,热敏电阻的电阻值与温度变化之间的关系。

NTC热敏电阻的温度系数通常为负值,即随着温度的升高,电阻值减小。

常用的NTC热敏电阻温度系数有-3,000 ppm/℃和-4,200 ppm/℃等。

2.额定阻值:额定阻值是指在标准温度下,热敏电阻的电阻值。

常用的额定阻值有10KΩ、100KΩ等。

3.工作温度范围:工作温度范围是指热敏电阻所能正常工作的温度范围。

要根据具体的应用环境和需求选择合适的工作温度范围。

4.热时间常数:热时间常数是指热敏电阻在温度变化时响应的时间。

热时间常数越小,则响应速度越快。

5.精度:精度是指热敏电阻在额定温度下的电阻值与标准值之间的误差。

常见的精度等级有±1%、±3%等。

二、选型:1.根据需要测量的温度范围选择合适的温度系数:在选择NTC热敏电阻时,要根据所需测量的温度范围来选择合适的温度系数。

一般来说,-3,000 ppm/℃的NTC热敏电阻适用于宽温度范围的测量,而-4,200 ppm/℃的NTC热敏电阻适用于较窄的温度范围。

2.根据应用环境选择合适的工作温度范围:在选择NTC热敏电阻时,要根据应用环境的温度范围来选择合适的工作温度范围。

确保选择的NTC热敏电阻能够在应用环境下正常工作。

3.根据响应速度选择合适的热时间常数:在选择NTC热敏电阻时,要根据应用需求来选择合适的热时间常数。

如果需要快速响应的温度传感器,应选择具有较小热时间常数的NTC热敏电阻。

4.根据精度要求选择合适的精度等级:如果应用对测量精度要求较高,则应选择具有较高精度等级的NTC热敏电阻。

综上所述,选择合适的NTC热敏电阻应考虑其技术参数,如温度系数、额定阻值、工作温度范围、热时间常数和精度等,以满足具体应用的需求。

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常用温度传感器的对比分析及选择大致的要点:1.温度传感器概述:应用领域,重要性;2.四种主要的温度传感器类型的横向比较3.热电偶传感器4.热电阻传感器5.热敏电阻传感器6.集成电路温度传感器以及典型产品举例7.温度传感器的正确选择及应用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,因为任何的应用领域,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,如压力或力的测量,往往是使用惠斯登电阻电桥,但组成电桥的电阻随温度变化引起的误差,往往会大大超过待测力引起的电阻值变化,如不对温度进行监控并据此校正测量结果,则测量完全不可能进行或者毫无效果。

其他参数测量也有类似问题,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。

本文就是帮助读者针对特定的用途,选择最为合适的温度传感器,并进行精确的温度测量。

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范围,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:热电偶的可测温度范围最宽,而热电阻的测量线性度最优,热敏电阻的测量精度最高。

表1是四类传感器的各自独特的性能特性及相互比较。

表2是四类传感器的典型应用领域。

热电偶--通用而经济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,如图1所示;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(参见图1),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。

热电偶是一种高度非线性器件,需作大力线性化算法处置。

表3的西贝克系数是某种热电偶在规定温度下的平均飘移。

热电偶交货时,其性能由制造商按NIST175标准保证(此标准已被ASTM采纳),标准规定了热电偶的温度特性以及所用原材料的品质。

与热电阻RTD,热敏电阻及集成电路硅传感器相比,热电偶的非线性极其严重,因此,在电路部分,必须进行复杂的算法处理,表4所示是复杂算法的一个实例,这是K型热电偶的温度系数,可将其在0度至1372度范围内予以线性化,这些系数应用于以下方程:式中:V 是热电偶两端的电压;T 是温度另一种这些复杂计算方法的应用是在处理程序中制作一张对照表,这样一张表 4 所列的 K 型热电偶的系数计算对照表是一组 11X14 阵列的十进制数,范围为0.000 – 13.820;除此之外,热电偶由于与参考温度之间有一定的函数关系,它能确定温度的数值,(参考温度定义为热电偶导线相对其焊接端的远端端头温度,通常用热电阻RTD,热敏电阻或硅集成电路传感器测定)。

与热电阻RTD,热敏电阻相比,热电偶的热质量较小,因此其响应速度较快。

这种温度传感器由于其宽广的温度检测范围,在一些恶劣环境下几乎成为独一无二的选择。

热电偶误差分析热电偶比较其他温度传感器的成本低,结构强度大,体积小;但材料所受的任何应力,如弯曲,拉伸,压缩均可改变热梯度特性;此外,腐蚀介质可穿透其绝缘外皮,引起其热力学特性的改变,给热电偶加一保护性管壳,如陶瓷管以作高温保护是可行的,金属热阱也可提供机械保护。

热电偶电压沿两种不同金属的长度方向上存在电压降,但这并不意味着长度较短的热电偶与长度较大的热电偶相比,肯定会有不同的西贝克系数。

线材长度短,当然会使温度梯度陡峻,但从导电效应来看,线材长度较大的热电偶却有它自己的优点,这时温度梯度是会小些,但导电损失也减小;但从长导线的负面效应来看,长线材热电偶的输出电压小,增加了后续信号调理电路的负担。

除了输出信号小之外,器件的线性度差需要大额度的校准,通常是以硬件与软件实现,如以硬件实现,需要一绝对温度参考用作为冷端参考,如以软件实现,则以对照表或多项式计算以减小热电偶误差。

最后,电磁干扰会耦合进这双线系统;小线规线材可用作高温检测,寿命也会长些,但如果灵敏度成为最重要因素,则大线规线材的测量性能好些。

总起来讲,热电偶由于可测温度范围大,机械强度高,及价格低,成为温度测量的常选。

高精度系统要求的线性度及准确度,要实现并不容易。

如果精度要求更高,则应选择其他的温度传感器。

热电阻RTD--热电偶的绝对替代器件热电阻测温元件的技术在持续不断地改进,温度测量的质量在不断提高,但要真正实现高质量、高精度的温度测量系统,热电阻的器件选择仍然极为重要。

热电阻系一电阻性的元件,由金属制成,如铂,镍,铜等,所选金属必须具有可以预测的电阻值随温度变化的特性,其物理性能要易于加工制造,电阻温度系数必须足够大,使其电阻随温度的改变易于准确测量。

其他的温度检测器件,如热电偶,并不能让设计人员有一种相当线性的电阻随温度变化特性,而热电阻这种线性度极好的电阻温度特性,大大简化了信号处理电路的设计制作。

图5所示系热电阻的温度电阻特性,其中又以铂电阻在三种金属中具有最为精确、可靠的温度电阻特性。

因此,铂电阻最适于需要最高的绝对精度及重复性使用场合,它对环境的敏感度极低,与此相比,铜电阻则易产生腐蚀,长期稳定性差,而镍电阻虽然环境宽容度好,但适用温度范围较窄。

铂电阻的对温度响应的线性度好,化学惰性,容易加工制作直径较细的线材或是厚度小的箔材,铂的电阻率高于其他的热电阻材料,在电阻值相同的情况要求用材少,适于对成本考虑较强,对热响应讲究的场合。

铂电阻的热响应速度影响测量时间,它还取决于电阻的壳体及本身的尺寸情况,元件本身的尺寸小,外壳尺寸也可做得小些,一般地说,铂热电阻的响应速度要比以半导体制作的温度传感器响应快。

热电阻在摄氏零度的绝对电阻数值范围很大,可以由用户规定,如铂电阻的标准电阻为100欧,但也有50, 100, 200, 500 1000 or 2000 等阻值。

前已经述及,热电阻是以绝对法测量温度的,而不是象热电偶测的是相对两端之差,因此,任何其他的传感器无助于改善热电阻的测量精度。

多数情况下,热电阻无需作线性化处理,表6所示是一套100欧姆热电阻的温度电阻特性,当温度从0度变化到100度时,其电阻的变化量为:与此同时,表中还以为单位,列出了铂电阻在其工作温度范围内电阻值的变化精度。

就本文论及的热电阻而言,铂电阻是线性精度最好的,其线性化方程中只能两个系数。

R t=R0(1+At+Bt2) 温度(0℃ to 859℃)之间;R t=R0(1+At+Bt2) +C(t-100t3) 温度(-200℃ to 0℃)之间;式中:R t为热电阻在测定温度下的电阻值;t为待测定的温度;R0为0度时热电阻的电阻值;A,B和C 是经实验测定的校正系数;这些方程是经五次迭代后求解的,从而可以将求解精度达到±0.001℃的精度。

热电阻的误差分析除表6所示的元件初始误差外,还有其他的误差源会影响热电阻温度传感器的总精度,器件应用时的机械缺陷,如线材的弯曲,使用中不慎产生的冲击,器件受热膨胀时由于外壳的收缩所引起的应力,以及震动等,均会对传感器的测量重复性产生长周期的影响。

以上所述的机械应力会影响热电阻的稳定性,信号调理,增益,对输出信号的数字化等电气设计也可影响热电阻的精度,其中的一项是激励电流对热电阻的加热效应,因为热电阻需要用激励电流才能将电阻的变化转换为电压,人们希望流过电阻的激励电流大些,以使输出信号大大高于系统的噪声电平,但这样做的负面效应传感器会自行发热,因为电流与电阻产生了热功率使器件温度升高,而这一温升又使电阻增加。

如已知器件的热阻,激励电流数值,以及热电阻的阻值,上述误差很容易计算。

例如,如器件的热阻为50℃/W,热电阻名义值为250Ω,激励电流为5毫安,则因生热而产生的温升△℃为这一实例说明了将激励电流选择得尽可能小,如小于1毫安的重要性。

第二项误差源是与器件连接的往返引线,将器件连接至电路的其余部分系一极为重要的一环,有三种形式可考虑采用:图3所示二线方式是最为经济的,但激励电流同埋流经引线及热电阻二者,引线之一部分与热电阻一起暴露于同温度下,引线电阻随温度的变化成为一个重要问题,例如,设引线用的是5号铜丝,长度为50米(引线电阻为1.028Ω/km),则往返两股导线使热电阻增加0.1028Ω,对100欧姆名义电阻而言,所引起的测量误差在零度时为0.26度,对整个测量产生非线性,图3所示这一精度较差的二导线引线方式可有效地改在三线或四线方式,以完全消除导线引入的误差。

热敏电阻-温度测量精度最高如高精度成为至高无上关注要点,则温度传感器应选热敏电阻类,它有两个品种,一是负温度系数NTC,二是正温度系数PTC, 前者是陶瓷制品,由过渡属元素(如锰,钴,铜,镍等)的金属氧化物为其成份,它需激励电流,温度系数是负的,有相当好的线性,且重复度优异,其工作范围为 -100至450度之间,经封装后,其电阻随温度连续可变,且随温度的变化程度极大高于热电阻RTD,即灵敏度高得多。

图4系热敏电阻的典型温度特性及其与热电阻RTD的对照,可清楚看出二者温度系数的极大差异,其温度系数呈负值,在其工作温度范围内,电阻值可变化达10,000倍;相映成对比的是,热电阻RTD的温度系数是正的,且在其工作温度范围内变化幅度只达4倍,在测量领域,这一极高的灵敏度及其相当高的精度十分吸引设计人员。

热敏电阻线性度不如热电阻RTD,精密测量温度时的校正需要三次多项式,它在工作温度范围内的线性化方程为式中:BX 为热敏材料常数以上线性化方程可将测量的不可求解性限制在±0.005℃,不过在单片机上实现这一计算相当繁琐,以查表法也可达同一目的,只是精度稍低。

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