《传感器技术及应用》课程PPT教学课件（讲稿）第二章 电阻传感器（2/3）第二节 测温热电阻传感器

第二章：第二节 测温热电阻传感器 一、金属热电阻 1、物理机制 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 属导体时的阻碍增大，宏观上表现出电阻 率变大，电阻值增加，我们称其为正温度 系数，即电阻值与温度的变化趋势相同。 202415/16

2024/5/16 1 第二章：第二节 测温热电阻传感器 一、金属热电阻 1、物理机制 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 属导体时的阻碍增大，宏观上表现出电阻 率变大，电阻值增加，我们称其为正温度 系数，即电阻值与温度的变化趋势相同

取一只100W/220V灯泡，用万用表测量其电阻 值，可以发现其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到 的额定热态电阻值应为4842。 06o0 2024/15/16

2024/5/16 2 取一只 100W/220V 灯泡，用万用表测量其电阻 值，可以发现其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到 的额定热态电阻值应为484

2、主要技术性能 金属电阻率及其温度系数 材料 温度t/C 电阻率2×1092·m 电阻温度系数/℃ 银 20 1.586 0.0038(20℃) 铜 20 1.678 0.00393(20℃) 金 20 2.40 0.00324(20℃) 镍 20 6.84 0.0069(0℃-100℃) 铂 20 10.6 0.00374(0℃-60C) 易提纯、复现性好的金属材料才可用于制作热电阻 2024/5/16 3

2024/5/16 3 易提纯、复现性好的金属材料才可用于制作热电阻 2、主要技术性能

表2-2热电阻的主要技术性能 材料 铂(WZP) 钥(WVZC) 使用温度范围/ ℃ -200+960 -50+150 电阻率 0.0981-0.106 0.017 (2mxl06) 0~100)℃间电阻 温度系数α（平均 0.00385 0.00428 值) (1℃) 在氧化性介质中较稳定， 化学稳定性 不能在还原性介质中使用，尤 超过100℃易氧化： 其在高温情祝下 特性 特性近于线性、性能稳定、精 线性较好、价格低廉、体积 度高 大 应用 适于较高温度的测量，可 适于测星低温、无水分、 作标准测温装置 无腐蚀性介质的温度 2024/5/16 哪种金属制作热电阻性能最好？

2024/5/16 4 表2-2 热电阻的主要技术性能 哪种金属制作热电阻性能最好？

学习查“铂热电阻分度表” 如何判断铂热电阻是否线性 工作端温度/℃ Pt100 工作端温度/汇 Pt100 工作端温度℃ Pt100 -50 80.31 100 138.51Π 250 194.10 -40 84.27 110 142.29 260 197.71 -30 88.22 120 146.07 270 201.31 -20 92.16 130 149.83 280 204.90 -10 96.09 140 153.58 290 208.48 0 100.00 150 157.33 300 212.05 10 103.90 160 161.05 310 215.61 20 107.79 170 164.77 320 219.15 30 111.67 180 168.48 330 222.68 40 115.54 190 172.17 340 226.21 50 119.40 200 175.86 350 229.72 60 123.24 210 179.53 360 233.21 70 127.08 220 183.19 370 236.70 80 139.90 230 186.84 380 240.18 90 134.71 240 190.47 390 243.64

学习查“铂热电阻分度表” 如何判断铂热电阻是否线性

3、结构 薄膜型铂热电阻

3、结构 薄膜型铂热电阻

小型铂热电阻 2024/5/16

2024/5/16 7 小型铂热电阻

防爆型铂热电阻 2024/5/16 8

2024/5/16 8 防爆型铂热电阻

4、金属热电阻的测量转换电路 方案一：二线制电桥测量电路 na R R2 (R) RP RP2 R R5 /R3 Rs mv R为铂热电阻，R2、R3、R为锰铜精密电阻（固定电 阻)。电桥的调零在0℃的情况下进行。热电阻R被安装 在测温点上，然后用连接导线连接到电桥的接线端子上。 引线电阻r1a、r1及其随长度和温度的变化将引起测量误 差

4、金属热电阻的测量转换电路 方案一：二线制电桥测量电路 R1为铂热电阻，R2、R3、R4为锰铜精密电阻(固定电 阻)。电桥的调零在0℃的情况下进行。热电阻Rt被安装 在测温点上,然后用连接导线连接到电桥的接线端子上。 引线电阻r1a、r1b及其随长度和温度的变化将引起测量误 差

方案二：四线制恒流测量电路 恒流源I,的恒定 激励电流流过R, 在R,上产生降压 U。=I,R。输出电 压U的变化量△U。 C③ / 转 去计算机 与被测温度变化引 起的电阻变化量 a /b 器 △R成正比。 由于输出电压是直接从R,两端引出的，所以激励电流 I在r1、1b上的压降就不被包括到U。中，因此可以克服 引线电阻的影响。本底电压U,所占比例较大，而反映 温度变化的△U相对较小，降低了系统的分辨力

方案二：四线制恒流测量电路 恒流源Ii的恒定 激励电流流过Rt， 在R t上产生降压 Uo =Ii R t。输出电 压Uo的变化量ΔUo 与被测温度变化引 起的电阻变化量 ΔR成正比。 由于输出电压是直接从Rt两端引出的，所以激励电流 Ii在r1a、r1b上的压降就不被包括到Uo中，因此可以克服 引线电阻的影响。本底电压Uo0所占比例较大，而反映 温度变化的ΔUo相对较小，降低了系统的分辨力