第7章 热电式传感器
定义：利用转换元件电磁参量随温度变化的特性，对温度和与温度有关的参量进行检测的装置。其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器；将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。 热电式传感器是一种将温度变化转换为电量变化的装置。它利用传感元件的电磁参数随温度变化的特征来达到测量的目的。通常将被测温度转换为敏感元件的电阻、磁导或电势等的变化，通过适当的测量电路，就可由电压、电流这些电参数的变化来表达所测温度的变化。 ◆将温度转换为电势大小的热电式传感器叫热电偶；
◆将温度转换为电阻值大小的热电式传感器叫做热电阻。
7.1 热电阻传感器
热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的。
热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，前者简称热电阻，后者简称热敏电阻
7.1.1 热电阻
用于测量温度的热电阻的材料应该满足以下条件：
（1）、电阻温度系数α要大且保持常数；
（2）、电阻率ρ要大，以减少热电阻的体积，减小热惯性；
（3）、在使用温度范围内，材料的物理、化学特性要保持稳定，以保证热电阻的测量准确性；
（4）、良好的输出特性，即必须有线性的或者接近线性的输出；
（5）、生产成本要低，工艺实现要容易，便于批量生产。
常用的金属材料有：铂、铜、镍、铁等。
1、铂热电阻
铂热电阻（熔点1772℃）是最佳的热电阻。
其优点包括：物理、化学性能非常稳定，特别是耐氧化能力很强，在很宽的温度范围内（1200℃以下，按IEC（国际电工委员会标准）标准, 铂热电阻的使用温度范围为离合器盘-200~+850℃。）都能保持上述特性；电阻率较高，易于加工，可以制成非常薄的铂箔和极细的铂丝等。
其缺点主要是：电阻温度系数较小，成本较高，在还原性介质中易变脆等。
铂电阻阻值与温度变化之间的关系可以近似表示为：
在-200℃---0℃温度范围内
在0℃----850℃温度范围内
式中，Rt和R0分别为0℃和t℃的电阻值，ABC为常数：
A=3.96847×10－3 /℃ B=－5.847×10－7 /℃2 C=－4.22激光器芯片×10－民宿管理系统12 /℃4
目前我国规定工业用铂热电阻有R0=10Ω和R0=100Ω两种, 它们的分度号分别为Pt10和Pt100, 电子脚铐其中以Pt100为常用。铂热电阻不同分度号亦有相应分度表, 即Rt-t 的关系表, 这样在实际测量中, 只要测得热电阻的阻值Rt, 便可从分度表上查出对应的温度值。
2、铜热电阻
铜热电阻也是一种常用的热电阻。由于铂热电阻价格高，通常在一些测量精度要求不高而且测量温度较低的场合（如—50~150厕所除臭机℃），普遍采用铜热电阻。其电阻温度系数较铂热电阻高、容易提纯、价格低廉。
近似为
国内统一设计标准铜电阻
分度号为Cu50和Cu100
其最主要的缺点是电阻率较小，约为铂热电阻的1/5.8，因而铜热电阻的电阻丝细而且长，机械强度较低，体积较大。此外铜热电阻易被氧化，不宜在侵蚀性介质中使用。
注意：∵热电阻阻值较小
∴引线电阻不能忽视
3、热电阻的接线、测量电路
内引线：内部引线方式有两线制、 三线制和四线制三种。在热电阻感温元件的两端各连一根导线的引线形式为两线制热电阻。这种两线制热电阻配线简单，安装费用低，但要带进引线电阻的附加误差。因此，不适用于高精度测温场合使用。并且在使用时引线及导线都不宜过长。三线制可以减小热电阻与测量仪表之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。 四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响, 用于高精度温度检测。工业用铂电阻测温采用三线制或四线制。
测量电路：
（1）、二线制接法
（2）、三线制接法
（3）、四线制接法
4、其他热电阻
铂、铜热电阻不适宜做低温和超低温的测量。
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铟电阻适宜在-269——-258℃温度范围内使用，测温精度高，灵敏度是铂电阻的10倍，但是复现性差。
锰电阻适宜在-271——-210℃温度范围内使用，灵敏度高，但是质脆易损坏。
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