学习情境二：工业窑炉温度控制系统 [目的要求] 掌握电阻式温度传感器及热电偶的的相关知识与应用。 [学习重点 电阻式温度传感器及热电偶的工作原理、测量电路、线 性测量方法。 [学习建议] 通过设计组装电路全面掌握电阻式温度传感器及热电偶 的使用。 [学习内容] (一)电路原理分析 (二)电路设计 （三)元件参数分析 (四)电路组装调试
[目的要求] 掌握电阻式温度传感器及热电偶的的相关知识与应用。 [学习重点] 电阻式温度传感器及热电偶的工作原理、测量电路、线 性测量方法。 [学习建议] 通过设计组装电路全面掌握电阻式温度传感器及热电偶 的使用。 [学习内容] （一）电路原理分析 （二）电路设计 （三）元件参数分析 （四）电路组装调试 学习情境二：工业窑炉温度控制系统
一、金属热电阻传感器
一、 金属热电阻传感器
·1.1金属热电阻传感器 。 金属热电阻传感器一般称作热电阻传感器， 是利用金属导体的电阻值随温度的变化而变 化的原理进行测温的。 金属热电阻的主要材料是铂和铜。 热电阻广泛用来测量-220~+850°℃范围内 的温度， 少数情况下， 低温可测量至1K(-272℃)，高温可测量 至1000C
• 1.1 金属热电阻传感器 • 金属热电阻传感器一般称作热电阻传感器， 是利用金属导体的电阻值随温度的变化而变 化的原理进行测温的。 • 金属热电阻的主要材料是铂和铜。 • 热电阻广泛用来测量-220～+850℃范围内 的温度， • 少数情况下， • 低温可测量至1K（-272℃），高温可测量 至1000℃
最基本的热电阻传感器由热电阻、连接导线 及显示仪表组成，如图2-14所示。 显示 Rt 仪表 图2-14金属热电阻传感器测量示意图
最基本的热电阻传感器由热电阻、连接导线 及显示仪表组成，如图2-14所示。 图2-14 金属热电阻传感器测量示意图
·1.1.1热电阻的温度特性 · 热电阻的温度特性，是指热电阻R随温度变化 而变化的特性。 ·1.铂热电阻的电阻一温度特性 铂电阻的特点是测温精度高，稳定性好，所以 在温度传感器中得到了广泛应用。铂电阻的应用范 围为-200~+850℃。 铂电阻的电阻一温度特性方程，在-200~0℃的 温度范围内为： R:=Ro[1+At+Bt2+Ct3(t-100)] 在0~+850°℃的温度范围内为： R:=Ro(1+At+Bt2)
• 1.1.1 热电阻的温度特性 • 热电阻的温度特性，是指热电阻Rt随温度变化 而变化的特性。 • 1.铂热电阻的电阻—温度特性 • 铂电阻的特点是测温精度高，稳定性好，所以 在温度传感器中得到了广泛应用。铂电阻的应用范 围为-200～+850℃。 • 铂电阻的电阻—温度特性方程，在-200～0℃的 温度范围内为： • Rt=RO[1+At+Bt2+Ct3 (t-100)] • 在0～+850℃的温度范围内为： • Rt=RO(1+At+Bt2 )
•2.铜热电阻的电阻温度特性 由于铂是贵金属，在测量精度要求不高， 温度范围在-50~+150°C时普遍采用铜电阻。 铜电阻与温度间的关系为 R=R(1+a1t+a2t2+a3t3) ·由于a2、03比a1小得多，所以可以简化为 R=Ro(1+at) ·1.1.2热电阻传感器的结构 。 热电阻传感器由电阻体、绝缘管、保护套 管、引线和接线盒等组成，如图2-15所示
• 2.铜热电阻的电阻温度特性 • 由于铂是贵金属，在测量精度要求不高， 温度范围在-50～+150℃时普遍采用铜电阻。 铜电阻与温度间的关系为 • Rt=R0 (1+α1 t+α2 t 2+α3 t 3 ) • 由于α2、α3比α1小得多，所以可以简化为 • Rt≈R0 (1+α1 t) • 1.1.2 热电阻传感器的结构 • 热电阻传感器由电阻体、绝缘管、保护套 管、引线和接线盒等组成，如图2-15所示
安装固定件 电阻体 不锈钢套管 接线盒 瓷绝缘套管 (a) 芯柱 引线口 电阻丝 保护膜引线端 (b) 热电阻结构
热电阻结构
1.1.3热电阻测量线路 ·直流电桥线路，主要考虑其引线电阻和接 触电阻影响，常采用三线接法和四线接法。 如图2-2、图2-3所示。 ·其次考虑工作电流的热效应影响，工作电 流<10mA
1.1.3 热电阻测量线路 • 直流电桥线路，主要考虑其引线电阻和接 触电阻影响，常采用三线接法和四线接法。 如图2-2、图2-3所示。 • 其次考虑工作电流的热效应影响，工作电 流<10mA
(b) 图2一2热电阻测温电桥的三线连接法 R R 图2一3热电阻测温电桥的四线连接法
图2－2 热电阻测温电桥的三线连接法 图2－3 热电阻测温电桥的四线连接法
1.2热电阻的应用 ·1)铂热电阻测温 ·恒压工作的铂热电阻测温电路如图1-4(a) 所示。 ·热电阻选用TRRA102B(Pt1000),R0= 10002;传感器工作电压UB=10V+e1. 测温电桥输出：；可得10mVC的电压灵敏 度
1.2 热电阻的应用 • 1)铂热电阻测温 • 恒压工作的铂热电阻测温电路如图1-4（a） 所示。 • 热电阻选用TRRA102B(Pt1000)，R0＝ 1000Ω ； 传感器工作电压UB＝10V＋e1。 • 测温电桥输出：；可得10mV/℃的电压灵敏 度