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温度传感器按感温元件分为三大类:热电偶、热

作者:VSport 时间:2025-12-09 浏览: 来源:VSport体育


温度传感器按感温元件分为三大类:热电偶、热电阻(RTD)和热敏电阻(NTC/PTC)。本文聚焦于常见工业应用中的原理与特性,未涉及其他类型。以下通过示意性描述帮助理解各自的工作机制。

一、热电偶的原理与要点

- 原理与结构:由两种不同导体或半导体材料在一端相接形成热电偶。当两端温度存在差异时,接点处会产生热电势(电压),这就是测温的基本信号。工作端用于测温,另一端作为冷端作为参照点。

- 温度与电势关系:热电势的大小随温度差增大而增大,具体数值取决于材料对、以及两端的温度值,与导线的长度和直径无直接关系。

- 测量方式:可将冷端温度设为0°C来直接得到温度,或对冷端温度进行补偿(基准接点补偿),以把测得的温度差转换为实际温度。

- 感温部位与成本考量:感温区通常只在存在温度梯度的位置产生热电势,液体内部往往不会产生显著信号。由于热电材料多为贵金属,通常通过补偿引线延伸到仪表侧以降低成本和材料消耗。

二、热电阻(RTD)的工作原理与特征

- 原理:金属的电阻值随温度升高而增大,这一特性用于温度测量。常选用纯金属材料如铂、镍、铜等,要求具备较高且稳定的电阻温度系数。

- 引线与接线方式:RTD 常见有两线制、三线制、四线制,以提高测量精度。四线制的连接示意更能有效消除引线电阻对测量的影响。

- 测量原理要点:在高阻抗输入端探测微弱信号,并以恒定电流或恒定电压驱动RTD,以获得稳定的阻值变化与温度对应关系。

三、热敏电阻(NTC/PTC)的基本认识

- 分类与特性:热敏电阻分为正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)两类。工业应用中以NTC最为常见,其阻值随温度升高而降低;PTC则在温度升高时阻值增大。

- NTC 的材料与结构:NTC 多采用金属氧化物(如锰、钴、镍、铜等)经陶瓷工艺制成,具有半导体性质,导电机制与传统半导体材料相近。

- 阻值与温度关系:低温时载流子数量少,电阻较高;温度升高时载流子增多,电阻下降。这一特性使NTC在广泛温度区间内具备较灵敏的响应。

- 关键参数

- 零功率电阻值 R25:在25°C下测得的直流阻值,通常忽略自热造成的微小误差。

- B 常数:通过在两个特定温度下的阻值来计算,反映阻值随温度变化的敏感程度;B值越大,温度升高时阻值下降越明显,反之亦然。

- 耗散因子 δ:在自发发热情况下使温度升高1°C所需的功率VSport

- 热时间常数 τ:单位为秒,表示在无负载时,环境温度突然变化后,NTC 从初始温度达到最终温度63.2%的时间。

- NTC 的典型应用电路:通常以简单的电阻分压或与恒流源结合的方式连接,以实现对温度变化的转换与读取。

以上内容对热电偶、热电阻和热敏电阻的基本工作原理、结构要点以及常见参数进行了概述,便于理解不同类型传感器在实际测温中的应用差异。若需要具体的电路实例、选型建议或温度标定方法,可在后续继续展开。