常用热电阻（PT100）分度表
（2）铜电阻（WZC型号）
目前我国工业上用的铜电阻分度号为Cu50和Cul00. 纯度为R（100℃）/R（0℃）=1.428±0.002 。 常用测温范围-50℃～150℃
线圈骨架
铜热电阻丝
补偿组
铜引出线
3.热电阻测温原理分析 为了准确地测出电阻的大小以反映温度的高低， 常采用电桥来测量Rt阻值的变化，并转化为电压 输出△U。
（1）摄氏温标 把在标准大气压下冰的熔点定为零度 （°C），把水的沸点定为100 度，两个温度 点划分100份，每份为1摄氏度。符号为t，单 位为°C 。 （2）华氏温标 把在标准大气压下冰的熔点定为32F， 水的沸点定为212F，两温度点划分180份，每 份为1华氏度。符号为θ。它与华氏度的关系 为
传感器技术 Sensor Technology
梁长垠 教授 Professor Liang
温敏传感器及应用技术
教学目的： 1、了解温敏传感器的作用、分类和发展趋势； 2、了解集成温度传感器使用方法； 3、熟悉常用温敏传感器的特点及应用范围； 4、掌握常用温敏传感器的工作原理及使用方 法； 5、学会正确选用温敏传感器的方法。
3．超声波温度传感器 特点是响应快 (约为10ms左右)，方向性 强。目前国外有可测到5000℉的产品。 4 ．激光温度传感器 适用于远程和特殊环境下的温度测量。 如NBS公司用氦氖激光源的激光做光反射计可测很高的温度，精 度为1％。美国麻省理工学院正在研制一种激光温度计，最高温 度可达8000℃，专门用于核聚变研究。瑞士 Browa Borer 研究中 心用激光温度传感器可测几千开(K)的高温。
随物体的热膨胀相对变化而引起的体积变化；
蒸气压的温度变化； 电极的温度变化 热电偶产生的电动势； 光电效应 热电效应 介电常数、导磁率的温度变化； 物质的变色、融解； 强性振动温度变化； 热放射； 热噪声。
3）温度传感器应满足的条件
特性与温度之间的关系要适中，并容易检 测和处理， 且随温度呈线性变化； 除温度以外，特性对其它物理量的灵敏度要低； 特性随时间变化要小； 重复性好，没有滞后和老化； 灵敏度高，坚固耐用，体积小，对检测对象的影响 要小； 机械性能好，耐化学腐蚀，耐热性能好； 能大批量生产，价格便宜； 无危险性，无公害等。
体积热膨胀
物 理 现 象
1.气体温度计 2. 玻璃制水银温度计 3.玻璃制有机液体温度计 4.双金属温度计 5.液体压力温度计 6. 气体压力温度计
电阻变化 温差电现象 导磁率变化 电容变化 压电效应 物质 颜色 P–N结电动势 晶体管特性变化
铂测温电阻、热敏电阻
热电偶
1． 热铁氧体 2． Fe-Ni-Cu合金
一、温度与温标
第一节 温敏传感器的定义、 分类与特点
1）温度 温度（temperature）是表示物体冷热程度的物理 量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。两个 不同温度相接触的物体将会产生热交换。 2）温标 用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温 度读数起点（零点）和测量温度的基本单位。 目前国际上用得较多的温标有： 华氏温标(°F)、摄氏温标（°C）、热力学温标 (K)、国际实用温标
第二节 常用温敏传感器工作原理
一.电阻式温度传感器 1. 定义 利用导体或半导体的电阻随温度变化而变化的 性质而工作的，用仪表测量出热电阻的阻值变化， 从而得到与电阻值对应的温度值。 2. 分类
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
金属热电阻传感器—称热电阻
半导体热电阻传感—称热敏电阻
二. 电阻式温度传感器工作原理 (一) 热电阻
1. 热电阻测温原理 热电阻主要是利用电阻随温度升高而增大的特性来测量 温度的。温度升高，金属内部原子晶格的振动加剧，从而使 金属内部的自由电子通过金属导体时的阻力增大，宏观上表 现出电阻率变大，总电阻值增加。 热电阻的阻值与温度的关系为： Rt=Ro(1+At+Bt2+Ct3+Dt4) 式中：R0为热电阻在0℃时的电阻值 A、B、C、D为温度系数 作为测温热电阻的金属材料应具有如下特性：电阻温度 系数大，电阻率要大，热容量小，在整个测温范围内应具有 稳定的物理和化学性质，电阻与温度的关系最好近似于线性
4)温度传感器的种类及特点
接触式温度传感器 非接触式温度传感器
接触式温度传感器的特点：传感器直接与被测物体接触进行温度 测量，由于被测物体的热量传递给传感器，降低了被测物体温度， 特别是被测物体热容量较小时，测量精度较低。因此采用这种方 式要测得物体的真实温度的前提条件是被测物体的热容量要足够 大。 非接触式温度传感器主要是利用被测物体热辐射而发出红外线， 从而测量物体的温度，可进行遥测。其制造成本较高，测量精度 却较低。优点是：不从被测物体上吸收热量；不会干扰被测对象 的温度场；连续测量不会产生消耗；反应快等。
绝对值 测定用
（－）接触式温度传感器
1．常用热电阻 范围： -260 ～＋ 850℃；精度： 0.001℃。改进后可连续工作 2000h，失效率小于1％，使用期为10年。 2．管缆热电阻 测 温 范 围 为 -20 ～ ＋ 500℃ ， 最 高 上 限 为 1000℃，精度为0.5级。 3．陶瓷热电阻 测量范围为–200～+500℃，精度为0.3、0.15 级。 4 ．超低温热电阻 两种碳电阻，可分别测量–268.8 ～ 253℃272.9～272.99℃的温度。 5．热敏电阻器 适于在高灵敏度的微小温度测量场合使用。经 济性好、价格便宜。
温度传感器特性(3)
分 类 特 征 传 感 器 名 称
测 定
温度 标准用
测定精度 ±0.1～ ±0.5℃ 测定精度 ±0.5～ ±5℃
铂测温电阻、石英晶体振动 器、玻璃制温度计、气体温 度计、光学高温计
热电偶、测温电阻器、热敏电 阻、双金属温度计、压力式温 精 度计、玻璃制温度计、辐射传 度 管理温度 相对值±1～ 感器、晶体管、二极管、半导 体集成电路传感器、可控硅 测定用 ±5℃
2.常用热电阻种类
常用热电阻有 铂电阻 铜电阻
银引出 线 铂 丝 云母骨 架 银绑带 石 英 骨 架 保护套 管
(1)铂电阻(WZP型号）
目前中国常用的铂电阻有两种， 分度号Ptl00和Ptl0，最常用的是Ptl00， R(0℃)=100.00Ω，
纯度为R（100℃）/R（0℃）=1.3851
常用测温范围-200℃～850℃ 铂电阻结构如图所示。
BaSrTiO3陶瓷
石英晶体振动器 超声波温度计 示温涂料 液晶 半导体二极管 晶体管半导体集成电路温度传感器 可控硅
超声波传播速度变化
种 类
可控硅动作特性变化 热、光辐射
辐射温度传感器
光学高温计
温度传感器的特点(1)
特 征 分 类 传 感 器 名 称 超高温用 光学高温计、辐射传感器 1500℃以上 传感器 围 高温用 1000～1500℃ 光学高温计、辐射传感器、 传感器 热电偶 测 中高温用 光学高温计、辐射传感器、 500～1000℃ 热电偶 传感器 温 中温用 见表下内容 0～500℃ 传感器 范 晶体管、热敏电阻、 低温用 -250～0℃ 压力式玻璃温度计 传感器 极低温用 2.4 -270～-250℃ BaSrTiO3陶瓷 传感器 热电偶、测温电阻器、热敏电阻、感温铁氧体、石英晶体振 动器、双金属温度计、压力式温度计、玻璃制温度计、辐射 传感器、晶体管、二极管、半导体集成电路传感器、可控硅
注意：摄氏温度的分度值与开氏温度分度值相同，即温 度间隔1K=1℃。T0是在标准大气压下冰的融化温度， T0 = 273.15 K。水的三相点温度比冰点高出0.01 K。
二、温敏传感器定义、分类与特点
1.定义 温敏传感器是将温度变化转换为电量变化的装置。利用 敏感元件电磁参数随温度变化而变化的特征达到测量目的。 2.温敏传感器的物理原理
第二章 温敏传感器及应用技术
第一节 温敏传感器的定义、分类与特点 — 温度与温标 — 定义、分类与特点 第二节 常用温敏传感器工作原理 —电阻式温敏传感器 —热电阻 —热敏电阻 —热电偶传感器 第三节 温敏传感器应用电路分析与训练 — 0~100 ℃温度测量电路设计 — 电脑机箱温度控制电路设计 — 集成温度传感器应用电路分析
二. 电阻式温度传感器工作原理
(二) 热敏电阻 热敏电阻是利用某种半导体材料的电阻率随温度变化而 变化的性质制成的,是半导体测温元件。 1. 分类与特性 热敏电阻的种类很多，按阻值与温度关系特性可分为： (1)正温度系数热敏电阻器（PTC） 电阻值随温度升高而增大的电阻器，简称PTC热敏阻器。 它的主要材料是掺杂的BaTiO3半导体陶瓷。 (2)负温度系数热敏电阻器（NTC） 电阻值随温度升高而下降的热敏电阻器简称NTC热敏电阻 器。它的材料主要是一些过渡金属氧化物半导体陶瓷。 (3)突变型负温度系数热敏电阻器（CTR) 该类电阻器的电阻值在某特定温度范围内随温度升高而降 低3～4个数量级，即具有很大负温度系数。其主要材料是VO2 并添加一些金属氧化物。
例如，100°C时的热力学温度 T=（100+273.15）K 三相点是指在热力学里，可使 一种物质三相（气相，液相，固相） 共存的一个温度和压力的数值。 举例来说，水的三相点在0.01℃（273.15K）及611.73Pa 出现
（4）国际实用温标
为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 ， 即 国 际 实 用 温 标 International Practical Temperature Scale of 1968(简称IPTS-68)，又称国 际温标。 1968年国际实用温标规定热力学温度是基本温度，用t表示， 其单位是开尔文，符号为K。1K定义为水三相点热力学温度的 1/273.16，水的三相点是指纯水在固态、液态及气态三项平衡时 的温度，热力学温标规定三相点温度为273.16 K，这是建立温标 的惟一基准点。