1）现在已制出300℃以下可以忽略老化问 题的产品 2）不同厂家差别很大 3）一般来说，PTC优于NTC和CTR
4、应用举例
负温度系数
电动机过热保护装置组成电路原理 ：
78 12
Rt1
Rt2
Rt3
～ 220 V
正常运转 电极过载
V2
K
S
～
V1
R1
Rw
温度低，热敏电阻阻值高
温度高，热敏电阻阻值降低 S闭合，红灯亮，警告
当金属A和B紧密连接时, 假如：NA＞NB。
在单位时间内,由导体A扩散到导体B的电子数要比 导体B扩散到导体A的电子数多。
于是,在接触表面上便形成了一个电场,在A、B 之间形成一个电位差,即电动势
接触电势的大小
eAB (T ) U AT
U BT
k0T e
ln
N AT N BT
k0——波兹曼常数 T——接触处的绝对温度（K）
继电极K不动作 三极管V1截止
三极管V1导通 继电极K动作
假如放大倍数为240.94，0 ℃-600℃为量程，求非线性误差？
K型热电偶的非线性误差
ATVT ATVT 100% AF .S .VF .S .
VT 测量值
VT 拟合值
非线性误差 ATVT ATVT 100% AF .S .VF .S .
线性校正
K型热电偶的线性校正电路和元件表
Uout=-7.76+Ua-5.56×10-6Ua2
为热敏电阻的温度系数α,
a
1 Rt
dRt dT
1 Rt
R0{exp
B
1 T
1 T0
B
1 T2
B T2
3、使用注意事项
（1） 电阻与温度呈指数规律
1）线性化网络 2）利用电子装置中其他部位修订 3）计算修正法
线性化网络
热敏电阻的线性化网络
（2） 热敏电阻的稳定性和老化问题
K型热电偶具有线性度好，热电动势 较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较 好，抗氧化性能强，价格便宜等优点， 能用于氧化性惰性气氛中；不能直接 在高温下用于硫，还原性或还原，氧 化交替的气氛中和真空中。
2.1.6 热电偶的测量电路
放大 倍数？
低通滤波
K、J、E、T型热电偶产生的相对于基准点冷端 （0℃
电子……少数载流子
2、分类及特性
NTC：负电阻温度系数热敏电阻 PTC：正电阻温度系数热敏电阻 CTR：临界温度电阻
NTC的温度特性：
1 1
Rt
R0
exp
B
T
T0
Rt、R0 ——分别为T和T0时的热敏电阻值； B——材料常数，2000～6000K，与材料本身性质和温度有关 T——被测温度（K）。
2.1.5 热电偶的结构、种类及特性
热电偶的结构: 装配式热电偶 铠装热电偶
装配热电偶
装配简单，抗振性能好，机械强度高，耐压性能好，
测温范围大，0℃-1800℃
铠装热电偶
铠装热电偶具有能弯曲、耐高温、热响应时间快和坚
固耐用等许多优点，测温范围：0℃～1100℃
热电偶的种类
S分度号的特点：抗氧化性能强，宜 在氧化性、惰性气氛中连续使用，长 期使用温度1400℃，短期1600℃。在 所有热电偶中，S分度号的精确度等 级最高，通常用作标准热电偶
温度传感器介绍及应用
接触式：技术成熟、精度高、种类多 热膨胀、热电势（热电偶）、热电阻、PN结型
非接触式：不需接触，速度快，没有上线温度，误差大 光学高温，热辐射式、热释电
主要内容
2.1 热电势式测温传感器 2.2 2.3 PN结型测温传感器 2.4 集成电路温度传感器 2.5
2.1热电势式温度传感器
工程上常用补正系数修正法实现补偿。
设冷端温度为tn,工作端测得温度场的温 度为t1,其实际温度应为
t=t1+ktn 式中k为补正系数
表2.1
例：用镍铬-考铜热电偶测得某温度场温 度为600 ℃,此时,冷端温度为30℃，则温 度场的实际温度为：
t=600℃+0.78×30℃=623.4 ℃
这一修正过程可以采用单片机的智能系统 自动完成。
α——热电阻的电阻温度系数（1／℃ t——被测温度（℃）。
2、铂电阻与温度的关系如下：
当-200℃<t<0℃时，Rt=R0［1+At+Bt2+C(t-100)t3］
当0℃<t<850℃时，Rt=R0(1+At+Bt2)
式中：R1——在t℃时的电阻值； R0——在0℃时的电阻值。
图2 铂电阻与温度的曲线
K型热电偶校正前后温度误差特性比较
2.2 热电阻式温度传感器
原理：材料（金属、半导体）的电阻随温度的变 化而变化。
分类：金属热电阻传感器、半导体热敏传感器
2.2.1 金属热电阻
一、电阻温度特性关系
1、电阻与温度的关系如下： 大多数金属导体的电阻随温度而变化关系：
Rt=R0［1+α(t-t0)］ 式中：Rt, R0——分别为热电阻在t ℃和t0 ℃时的电阻值；
分度表对比
二、结构：装配式和铠装式
常用电路
三线式测温电阻实例
3、注意事项
测温范围：-200～+600 ℃、精度高,适于测低温。 使用时注意：
1） 电阻总要消耗一定的电功率,加热电阻，导致误差。 需要尽量减小因电阻器自热而引起的误差。一般 是限制电流,规定其值应不超过6mA。
2） 引线电阻的影响 由于金属电阻器本身的电阻值很小,所以引线的电 阻值及其变化就不能忽略。
在图2.3(a)中,2、3两点温度相同,回路中总电势 EABC（T,T0）=eAB（T）+eBC（T0）+eCA（T0）
当回路中各接点温度相同时,总电势为零,即 EABC（T0, T0 ） =eAB（T0）+eBC（T0 ）+eCA（ T0 ）
=0 eBC（T0）+eCA（ T0 ）=-eAB（ T0）
R3 )E R2 R3
0
U Uab eAB (T ) eAB (20)
eAB (T ) eAB (20)
当T0上升（如T0 =Tn）
U ab
( RCu R1 RCu
R3 )E R2 R3
U Uab eAB (T ) eAB (20) eAB (Tn 20)
采用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ适的RCu使得
与温度无关：
B
EAB
k0 (T T0 ) e
ln
NA NB
所以标定热电偶时，一般既定T0为常数，此时 eAB (T0)=C
EAB（T,T0）=eAB (T)-C=f（T）-C=Φ（T）
热电势与温度关系曲线（T0=0℃）
非线性，温度上限
2.1.2 热电偶中加入第三导体
如果在热电偶中加入第三种材料，只要第三种 材料两端的温度相等，对热电偶的总的热电势 就没有影响。
EABC (T, T0) =eAB (T)-eAB(T0)=EAB (T, T0)
只要第三种材料两端的温度相等，对热 电偶的总的热电势就没有影响。
2.1.4热电偶冷端温度误差及补偿
热电偶通常测量的是两个热源的温度差
EAB（T,T0）=eAB (T)-eAB (T0)
由于输出电压与温度成非线性关系，因此对 任何一个实际的热电偶，并不是有精确地关 系式确定其特性，而是使用特性分度表。
分度表 EAB（T,T0）=eAB (T)-eAB (T0)
实际测量中的补偿措施
0℃恒温法 冷端补偿法 采用不需要冷端补偿的热电偶 补正系数修正法
1、 0℃恒温法（实验室用）
2、冷端补偿法
采用：四臂电桥
取T0=20℃时电桥平衡： R1=R2=R3=RCu
U ab
( RCu R1 RCu
按照国际电工委员会IEC751国际标准，铂电阻的温度 系数为：TCR=0.003851, 其中：
TCR R100 R0 R0 100
并且规定了统一设计型铂电阻：Pt100、Pt1000
3、铜电阻与温度关系
大多数金属导体的电阻随温度而变化关系：
Rt=R0［1+α(t-t0)］
表：主要金属感温电阻器的性能
2.1.1 工作原理
热电效应： 两种不同的导体两端接触构成闭合回路，当 两接点温度不等（T＞T0）时,回路中就会产生电动势,从 而形成热电流。
热电势
热电势 热电偶回路中产生的电势
热电势分成两部分： 接触电势和温差电势
热电偶
接触电势
不同到时接触时，由于自由 电子密度不同，电子会从密 度大的金属扩散到密度小的 金属，从而形成内建电场， 产生电动势
利用电桥消除部分影响
2.2.2 半导体热敏电阻
1. 半导体
半导体 Si
Si Si Si Si Si Si Si
n 型半导体 Si Si Si Si Si
Si Si P
在n型半导体中 电子……多数载流子
空穴……少数载流子
P型半导体
Si Si Si Si
Si Si
+ B
Si
在p型半导体中 空穴……多数载流子
U ab eAB (Tn 20)
U eAB (T ) eAB (20)
3. 采用不需要冷端补偿的热电偶
下列情况可以不考虑冷端误差： 镍钴-镍铝热电偶在300℃以下 镍铁-镍铜热电偶在50℃以下 铂铑30-铂铑6热电偶在50℃以下
只要冷端温度在上述范围内，不 需考虑冷端补偿。
4、补正系数修正法
(3) 热电偶产生的热电势只与材料和接点温度有关, 与热电极的尺寸、形状等无关。
热电偶标定
eAB (T )
U AT