溫度信息好人民生活與工業(yè)生產緊密相關,也是工業(yè)自動化的必須測控對象,于是溫度傳感器是自動化檢測中非常重要的檢測儀器。一方面是因為人民的生活與各種生產過程都必須控制在一定的溫度范圍內;還有一方面,很多生產資料或材料的性質都是溫度的函數,溫度的劇烈變化,會導致材料的性質發(fā)生根本性的變化。
人的生活舒適溫度是20一25℃;合成氨的反應溫度在500℃左右;電飯鍋的跳間溫度是103℃;電熱毯的溫度控制在18—45℃。把溫度轉換為電信號輸出的元器件稱為溫度傳感器。這種傳感器敏感材料為金屬或半導體,因其電阻值隨溫度變化而發(fā)生顯著變化,也叫做內熱敏電阻。熱電阻就是利用物質(一般為純金屬)的電阻隨溫度變化并呈一定函數關系的特性,制成溫度傳感器來進行測溫的。我們知道,金屬材料中原子的排列一般是密堆積結構,原子之間以金屬鍵結合,價電于歸多個原子共享,即金屬固體中的價電子可以在固體中自由移動。按經典電子理論,自由電子在定向運動過程中,要不斷地與正離子發(fā)生碰撞,使得其電子受阻,這就是產生電阻的主要原因。當溫度升高時,原子的熱振動與品格點陣的畸變會使電阻增大。
測量溫度的熱電阻材料,要求具有較高的電阻溫度系數;在使用范圍的物理、化學性能穩(wěn)定;電阻與溫度的函數成線性交系;同一種材料的復制性要好,以便批量生產。因此滿足上述要求,適合制作熱電阻溫度傳感器的金屬材料不多,主要有Pt、cu、Ni、W、IH等。其中應用廣泛的是Pt與Cu,達兩種材料制成的熱電阻屬于標準化熱電阻溫度傳感器,即有國家統(tǒng)一的標準分度表。Pt電阻由于穩(wěn)定性好,可在負259.34到630.74℃使用;Cu電阻的穩(wěn)定性稍差,可在負50到150℃的溫度范圍工作。
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