传感器原理温度传感器资料
2.1 温标及测温方法
2.1.1 温 标
经验温标:1.摄氏温标;2.华氏温标;3. 列氏温标。摄 氏、华氏、列氏温度之间的换算关系为
C=(5/9)*(F-32)=(5/4)R
热力学温标:1848年威廉.汤姆首先提出以热力学第二 定律为基础建立起来的温度仅与热量有关而与物质无 关的热力学温标。因是开尔文总结出来的故又称为开 尔文温标，用符号 K表示。
2、热敏电阻的主要参数
标称电阻值RH： 是指环境温度为25 ℃ ± 0.2℃时测
得的电阻值，又称冷电阻，单位为Ω。
耗散系数H： 是指热敏电阻的温度变化与周围介质
的温度相差1℃时，热敏电阻所耗散的功率，单位为 W℃-1。
电阻温度系数α：热敏电阻的温度变化1 ℃时，阻
值的变化率。通常指温标为20 ℃时的温度系数，单位 为（%）℃-1。
C H
2.2 电阻式温度传感器
3、热敏电阻的特点:
灵敏度高,体积小、热贯性小、结构简单，化学稳 定性好，机械性能强，价格低廉，寿命长，热敏电 阻的缺点是复现性和互换性差，非线性严重，测温 范围较窄，目前只能达到-50～300℃。
4、热敏电阻的应用: （1）温度测量 （2）温度补偿
2.2 电阻式温度传感器
（4）过热保护
2.3 薄膜热传感器
薄膜热传感器是随着人们对温度信息获取的手段要求 越来越高，对温度传感器的超小型化的要求越来越迫 切而产生的。由于薄膜热电阻的性能优良，可以替代 传统的结构型热传感器，适用于物体表面、快速和小 间隙场所的温度测量，因而被广泛地应用于冶金、化
工、能源、交通、机电、仪器仪表和科学实验等领域。
(1) 铂热电阻：
在-200～0℃的范围内
在0～850℃的范围内 (2) 铜热电阻：可表示为
2.2 电阻式温度传感器
2、热电阻的结构:热电阻主要由电阻体、绝缘套 管和接线盒等组成。电阻体由电阻丝、引出线、 骨架等组成。
2.2 电阻式温度传感器
3 、热电阻传感器的测量电路
(1)三线制
(2)四线制
2、热电偶的分类
（1）热电偶材料分：贵金属、廉价金属、难熔金属和非 金属。 （2）按用途和结构分：普通工业用（直形、角形和锥形） 和专用（钢水消耗、多点式和表面测温）。
2.4 热电偶传感器
3、热电偶的测温原理:
热电偶测温是基于热电效应，在两种不同 的导体（或半导体）A和B组成的闭合回路中， 如果它们两个接点的温度不同，则回路中产生 一个电动势，通常我们称这种现象为热电势， 这种现象就是热电效应 。
接触电势和温差电势。
EAB(T)keTlnN NB A((T T))
E A (T ,T 0) U A TU A0T k eT T 0N 1 Ad (d N A t)tdt
2.4 热电偶传感器
当热电偶材料一定时，热电偶的总电势成为温度T和T0 的函数差。即
E A(T B,T 0)f(T )f(T 0)
如果使冷端温度T0固定,则对一定材料的热电偶，其总 电 势就只与温度T成单值函数关系，即
E A(T B ,T 0 ) f(T ) C (T )
2.4 热电偶传感器
由此可得有关热电偶的几个结论 (1)热电偶必须采用两种不同材料作为电极，
否则无论热 电偶两端温度如何，热电偶回路 总热电势为零。
(2)尽管采用两种不同的金属，若热电偶两 接点温度相等， 即T=T0，回路总电势为零。
2.3 薄膜热传感器
2.3.2 多晶硅薄膜热电阻
1、结构
2、测温机理
（ T ） K A （ K 0 T ） 3 K B （ K 1 0 T ） 3 K CK 0 T e（ x q K 0 T B p ） U
2.4 热电偶传感器
2.4.1 热电偶测温原理
1、热电偶的特点
测量范围宽、性能稳定、准确可靠、信号可以远传 和记录。
2.2 电阻式温度传感器
热容量C： 热敏电阻的温度变化1 ℃时，所需吸收或释
放的能量，单位为J℃-1。
时间常数τ：是指温度为T0的热敏电阻，在忽略其通
过电流所产生热量的作用下，突然置于温度为T的介质 中，热敏电阻的温度增量达到ΔT = 0.63（T - T0）时 所需时间，它与电容C和耗散系数H之间的关系如下：
国际实用温标
为了解决国际上温度标准的统一及实用问题，国 际上协商决定，建立一种既能体现热力学温度（即能 保证一定的准确度），又使用方便、容易实现的温标， 这就是国际实用温标，又称国际温标。
2.1 温标及测温方法
2.1.2 温度检测的主要方法及分类
温度检测方法一般可以分为两大类，即 接触测量法和非接触测量法。常用的测温方 法、类型及特点如表2.1.1所示。
2.2 电阻式温度传感器
2.2.2 半导体热敏电阻传感器
热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随温度变 化而变化的性质制成的。 1、特性：温度特性和伏安特性 NTC型、PTC型、CTR型三类热敏电阻的特性曲线如图
( 1 1 )
RT R0e T T0
1
RT
ddR T TT 2
2.2 电阻式温度传感器
பைடு நூலகம்
2.2 电阻式温度传感器
（3）温度控制：用热敏电阻与一个电阻相串联，并加上 恒定的电压，当周围介质温度升到某一数值时，电路中 的电流可以由十分之几毫安突变为几十毫安。因此可以 用继电器的绕阻代替不随温度变化的电阻。当温度升高 到一定值时，继电器动作，继电器的动作反应温度的大
小，所以热敏电阻可用作温度控制。
2.3.1 金属薄膜热电阻 敏
感
1、薄膜热传感器的结构
膜
基
片
引 线
W
L
2.3 薄膜热传感器
2、薄膜热电阻的测温机理
铂热电阻在－200～0℃范围内的电阻与温 度的关系近似地表示，即
R t R 0 [ 1 A B t2 C t( t 1o C 0 ) t3 ] 0
R t R 0 tR 0
2.2 电阻式温度传感器
热电阻温度传感器是利用导体或半导体的电阻率随 温度的变化而变化的原理制成的，实现了将温度的变化 转化为元件电阻的变化。有金属（铂、铜和镍）热电阻 及半导体热电阻（称为热敏电阻）。 2.2.1 金属热电阻传感器 1、热电阻类型:金属热电阻主要有铂电阻、铜电阻和镍 电阻等,其中铂电阻和铜电阻最为常见。