11.5 热敏电阻在线视频

我们来看一下

热敏电阻与金属热电阻之间的比较

首先 电阻温度系数大

也就是说热电阻的电阻温度系数为3%到6%

而这个金属热电阻呢才为0.4到0.6%

所以热敏电阻呢随温度变化的情况呢那更敏感

变化幅度呢更大

那么第二呢是它的电阻率比较大

可以将电阻做得很大

而且呢体积呢比较小

电阻呢阻值也大

连接导线所用的电阻呢可以忽略不计

也就是连接导线呢

这时候的阻值呢对它本身的影响呢就要小很多

那么第三个呢热敏电阻呢

它是结构比较简单 体积小

可以用于测量点温度

同时呢它的热惯性小

因为之前我们知道金属热电阻呢

电阻丝要放在支架上

同时呢外面要有一个保护壳

所以还有呢一些气体

然后进行密封

测温的时候是要通过导热来进行的

所以金属热电阻呢它的热惯性是比较大的

而热敏电阻呢它就不存在这个问题

它的热惯性是比较小的

热惯性比较小的好处呢

就是可以测量动态的温度场

第五呢是它的工艺性和互换性比较差

这主要是由于呢热敏电阻呢

它都是一些半导体材料

那么半导体材料呢它里面的杂质呢

然后就是比较多的

所以呢你这一批的材料和下一批的材料

很可能就是不一样的成分

所以导致呢它的互换性呢比较差了

当然它的这个材料呢

里面的含量呢不是说差的非常多

当然也会有微小的差别

那么这也是造成他呼唤性差的这个原因

那么我们看一下热敏电阻它的结构

那热敏电阻呢是由一些金属氧化物

如钴 锰 镍等氧化物

采用不同比例配方高温烧结而成的

所以呢我们也就知道了

为什么说它的互换性是比较差了

所以呢这里面呢

一定要注意使用的一个热敏电阻

你经过标定之后

不代表另外一个热敏电阻具有同样的性质

所以每一个呢都要进行重新的标定

那么它的形状呢有珠状 片状 杆状 叠圈状

所以形状是比较多的

可以满足很多不同的测量的需要

这个是它的优势

那么这里面呢是不同的这样的热敏电阻

我们看一下它有条状的

然后有片状的等等 是非常多的

那么我们看一下金属的热电阻

它会有一些基本的参数

热敏电阻呢它也有基本的参数

这里面呢第一个是标称电阻

标称电阻值呢

是热敏电阻在25加减0.2℃时候呢

零功率时的阻值

那么也叫冷电阻

第二个基本参数是材料常数B_N

材料常数是表征负温度系数NTC

热敏电阻材料的物理特性常数

B_N值呢决定于材料的激活能∆E

他们之间满足下面的函数关系

B_N等于∆E除以K

所以呢B_N呢是与∆E呢之间呢

有很密切的关系

第三个基本参数呢是电阻温度系数α

热敏电阻的温度

每变化1℃时呢

电阻值的变化率叫做热敏电阻的电阻温度系数

那么它的公式呢是α等于∆R除以R除以∆T

这个呢是与前面的

金属的热电阻公式呢是很类似的

同时呢它的第四个参数呢

是耗散系数H

热敏电阻温度呢

每变化1℃所耗散的功率变化量叫耗散系数

用H来表示

那么这四个呢参数呢

决定了热敏电阻它的特性

那么还有第五个是它的时间常数τ

热敏电阻器在零功率测量状态下

当环境温度突变时

电阻器的温度变化量从开始

到最终电量的63.2%

所需要的时间成为热敏电阻的时间常数

这个时间常数呢我不知道大家学过传热学没有

那么传热学里面也有一个时间常数

是吧

那个时间常数呢是跟这个是一样的

大家可以去参考传热学里面它的时间常数

那么时间常数它决定了什么呢

时间常数它决定了温度计它随温度变化的情况

如果时间常数越小

说明呢它反应的越快

也就是说它越能够及时的反映出

流体或者是温度场它的变化的情况

那么第六个就是最高的工作温度T_max

热敏电阻器呢它在规定的技术条件下呢

长期连续工作所允许的最高温度

用T_max来表示

那么他们呢这六个参数呢

那么也是热敏电阻主要的参数

下面我们来看一下热敏电阻的类型

主要有呢三种

即正温度系数型PTC

负温度系数型NTC

和临界温度系数型CTR

那么现在呢我们看一下这个图

里面反映了三种不同的热敏电阻

它的阻值呢随着温度变化的情况

PTC呢是随着温度呢增加呢增加的

CTR呢是减小的

NTC呢也是降低的

我不知道大家现在知道电动汽车上

进行温度加热的材料是什么吗

就是说我们冬天的时候

电动汽车由于没有发动机

它无法采暖

所以呢必须进行电采暖

那么电采暖他使用的材料是什么呢

加热材料就是这个PTC

是这种热敏电阻

它随着温度的增加呢

它的阻值呢也是增加的

大家有兴趣的可以去看看这种材料

那么NTC呢一般呢是测温的材料

它的阻值呢随着温度呢增加呢是降低的

那么我们看一下有一个CTR这个材料

它称为临界温度系数

我们看一下它的阻值也是

到达某个温度的时候

它变化非常大

突然的就是降低了

因此呢它的用处呢是非常特殊

大家能想到吗

它能够用到哪个地方吗

CTR这种材料呢

由于呢是在某一个温度情况下它的阻值突变

因此呢这种特性呢

可以用于自动控制里面的报警

然后控温等等电路

也就是说它会有一个临界值

到达了这个临界值以后呢

那么它就会突变让电路呢产生变化

然后给出一个信号

然后来进行控制

那么我们看一下NTC

热敏电阻它的阻值和温度之间的关系

之前呢我们已经给出来了

它随温度呢是呈倒数关系

而且呢是指数的这样一个关系

那么R_0呢是它在0℃时候它的阻值

也可以说它是在基础的温度下它的一个阻值

B_N呢为热敏电阻的材料常数

一般呢是为2000到600K

高温下呢B_N呢就会增大

那么我们把这个公式呢

两边取ln 两边取对数

我们会发现什么呢

我们把它作图看一下

我们会发现横坐标呢是温度的倒数

然后纵坐标呢是对数的R_T

我们会发现它呈现的是线性的关系

这个直线呢它的斜率呢

就是热敏电阻的材料常数B_N

那么我们已经介绍了热电阻和热敏电阻

下面来介绍一些温度测量的知识

首先呢一次仪表

它是指呢测量温度的各种仪表

也称呢传感器

那么还有二次仪表

有一次仪表肯定就是有二次仪表

那么它是只可显示具体温度值的各种仪表

有指针式的显示模拟量或显示数字量

还有呢测量电路

在一次仪表和二次仪表之间呢

进行运算放大的电路

有可能是各种成品的模块

比如说研华PLC啊等等

那么我们看一下温度测量它的误差

那么误差呢就是测量值和真值之间

产生了这样的偏差

那么它里面呢存在很多原因

首先呢有安装的误差

比如说一次仪表安装产生的测量误差

它的安装位置

测量长度

测量深度

还有呢测量的时候的外界环境的影响

比如说流速

还有一些比如说导热啊 辐射的影响

比如说我们之前告诉大家

金属热电阻呢它的测温部位

是很小的一个地方

这时候你放置的位置就很重要

要把这个有效部位呢

放置在你需要测量的地方

如果你放置的超过了

比如说比较深或者是比较浅

那么就可能会影响到它的测量

同时呢周围的流体的流动情况

也会影响到它的温度的测量

同时呢还有系统误差

因仪表的连线

插接 模块转换等呢也会造成误差

因为仪表呢它本身也会有误差的

另外还有一个大家要注意的

就是绝对误差和相对误差

那么我们温度呢常用的是绝对误差

特别是摄氏度情况下

一般呢不建议使用相对误差

因为呢相对误差呢会有一个比值

那么分母上如果出现了0℃的时候

这时候你的误差就变成无限大了

所以呢温度摄氏度的时候不建议用相对误差

建议呢用绝对误差

那么温差呢那么可以用相对误差

那么如何来保证高精度的温度测量呢

首先呢我们是需要对这个温度计呢要进行标定

要有一套标准的温度计

也就是说我们要有一套很高级的准确的温度计

级别比较高的

比如说你要有标准的玻璃温度计

或者是标准铂电阻温度计

标准的热电偶温度计等等

这个是我们测量的基准

也就是说我们以它为基准

然后对其它的温度计呢进行校准

同时呢你还要有恒温装置

也就是说你要有比如说恒温水浴

恒温的油浴

恒温的电炉等等

那么你还需要呢要有高质量的测温元件

比如说热电偶 铂电阻

当然热电偶和热电偶也有区别

铂电阻和铂电阻也有区别

这时候就要看你是选用哪个精度级别的

热电偶和铂电阻

同时如果是你自己进行焊接的热电偶

那么你焊接的时候一定要注意

怎么来进行焊接

怎么来让它的误差更小

在动态测量的时候呢还要保证它的响应速度

尽量呢使它的这个测温元件呢要小型化

这时候的测温的元件的选择就很重要

比如说你需要高速响应

那么你如果采用的是铂电阻温度计

那时候就是不适合的

那么这时候呢更适合采用热电偶的温度计

实验台然后进行标定的时候

尽量的要在现场进行标定

因为你工作的环境和不是工作的环境

很可能就会影响你的测量的情况

实验台进行标定的时候呢

要尽量的用原有的实验台所用的导线

二次仪表 计算机模块 显示系统

整个的完整的系统然后进行标定

因为在实验的时候

用什么模块标定的时候就用什么模块

使用多长的导线

那你在标定的时候也用多长的导线

也就是说在你真正实验的时候与你标定的时候

这个系统要一样

标准铂电阻呢或者是标准热电偶呢

然后对所有的测温元件进行标定

可以根据你的测量范围

按照每5℃测量一次或者10℃测量一次

这样子来进行

计算机呢然后来显示修正后的结果

原则上呢每次实验的实验前

或者是每过六个月呢

那你的测温元件呢要进行一次标定

那么在标定的时候呢

我们采用的呢都是平均结果

也就是说你的温度测量

不是某一次测量的结果

那么你采50个数或者是30个数

然后把它进行平均

那么这次平均值

作为你某一个温度情况下的测量值

这样的话也就是说

如果你测10度 15度 20度

那么也就是说你在测5度的时候

那你要测50个值

然后这50个值然后进行平均

然后10℃的时候呢

在采集的时候测50次

这样的话把这50个数再进行平均

这样的话每一个温度情况下都是一个平均值

最后呢那么你就用这个平均值

然后最后来进行修正

那么这个图呢就显示了是一些恒温水槽啊

它的形式或者恒温的油浴啊

另外还有是温度计啊等等

采用的这些仪器 仪表

然后来进行校准和标定