1、3-7 热电式传感器,温度,一、热电式传感器分类,1、工作原理,2、分类,3、应用,测温,接触测温,非接触测温,辐射测温,热电阻、热敏电阻、热电偶、压电陶瓷,热光电,压电参数,电阻,电势,金属热电阻,热电阻,半导体热电阻,热敏电阻,热电偶,温度,压电陶瓷, 敏感元件, 电参数, 热电效应,二、金属热电阻（热电阻）,1、热电阻材料特性,要求：,常用材料：铂、铜、镍、铁,2、铂电阻,特点：,0 660：,0 -190：,应用：,（1）高温度系数、高电阻率 提高灵敏度，体积小，反应快,（2）理化性能稳定 提高稳定性和准确性,（3）良好的输入-输出特性 线性/接近线性,（4）良好的工艺性 批量生产，降
2、低成本,(1) 易于提纯，在高温和氧化介质中性能稳定,(2) 输入输出特性接近线性，测量精度高，,(3) 成本高,标准温度计，高精度工业测温,材料：金属,3、铜电阻,特点：,-50 150：,应用：,4、其他热电阻,铟电阻：测温范围-258 -269，灵敏度高（为铂电阻的10倍）复现性差,5、应用,例：,(1) 易于提纯，在-50 150范围内性能稳定,(2) 输入输出特性接近线性，价格低,(3) 电阻率低（为铂电阻的1/6）,(4) 高温易被氧化，易被腐蚀,(5) 测量精度低于铂电阻,小范围，较低温度，测量精度要求低，没有浸蚀性介质，代替铂,锰电阻：测温范围-210 -271，灵敏度高质脆易
3、损,碳电阻：测温范围-268 -273，热容量小，灵敏度高，价格低； 热稳定性差,三、半导体热电阻（热敏电阻）,1、热敏电阻的特点及分类,热敏电阻：半导体材料 - 半导体热电阻,特点：,分类：,（1）温度系数大 灵敏度高（为热电阻10倍）,（2）结构简单，体积小 可以测量点温度,（3）电阻率高、热惯性小 适于动态测温,（4）易于维护、使用寿命长,（5）互换性差，非线性严重，精度低,正温度系数热敏电阻（PTC）,负温度系数热敏电阻（NTC）,临界温度系数热敏电阻（CTR）,结构：,外形：,（2）伏安特性（U-I）:,电流较小时：线性 欧姆定律 （U=IR）,非线性校正：,3、热敏电阻的应用,电流
4、增大时：非线性 tRU）,电流过大时：电压下降 （U U）,2、热敏电阻的特性,以负温度系数热敏电阻为例：,(1) 温度特性:,T-绝对温度（K） A-常数材料、尺寸 B-热敏电阻常数,串联热电阻 R 1/t,全量程校正 计算机修正,四、热电偶,1、工作原理,（2）温差电势：,温差电势：,A-温差系数TA,TB-A、B两节点绝对温度,总电势：,若A=B：导体相同 E=0,接触电势：,k-波尔兹曼常数 e-电子电荷 NA,NB-导体AB的自由电子密度材料 T-节点绝对温度,（1）接触电势：,若T=T0：无温差 E=0,不同导体自由电子密度不同扩散电势 （帕尔帖）,同一导体两端温度不同电子迁移（高
5、 低） 电势,2、热电偶材料,3、热电偶结构,（1）普通热电偶：测量气体、蒸汽、液体等介质温度,（2）铠装热电偶：缆式，动态响应快，测端热容量小强度高，挠性好,（3）薄膜热电偶：动态 响应快测端热容量小适于测量微小面积和瞬时变化温度,（4）其他热电偶：表面式、浸入式,4、热电偶的温度补偿,热电势: E=f(T-T0),（1）恒温法：,冷端温度补偿：,测温:（T） T0固定（参考温度端） T0=0（冷端）,冷端： 干扰、波动 T00 误差,标准大气压下，冷端 冰水混合液（保温容器） 恒温控制,（2）系数修正法：,（3）补偿导线法：,（4）电桥补偿法：,T00 精确计算 修正 修正系数（表7-5）,长线传输 延伸电极法,
