二、温敏金属材料 根据敏感材料对热的响应方式不同，温敏元件对热输入可采用各 种变换方式。 热膨胀 双金属 机械量 热形变 形状记忆合金、弹簧 电阻 测温电阻、热噪声电阻、熔断器 热输入 热电势 热电偶 热磁 感温滋铁、光磁 相移 磁铁、超导体、形状记忆合金、熔断器 电子料技大学 敏感材料与传感器课程组 制
二、 温敏金属材料 根据敏感材料对热的响应方式不同，温敏元件对热输入可采用各 种变换方式。 热输入 机械量 热膨胀 热形变 双金属 形状记忆合金、弹簧 电阻 测温电阻、热噪声电阻、熔断器 热电势 热电偶 热磁 感温磁铁、光磁 相移 磁铁、超导体、形状记忆合金、熔断器
二、温敏金属材料 利用机械量的敏感元件（如双金属元件）中，特点是精度低，但廉价、简 便。 >而利用电阻温度依赖关系的温敏元件（热敏电阻）使用温度范围广，且精 度高。 >金属系温度敏感元件，使用最广且精度也高的是基于热电势的温敏元件。 ~利用马氏体相变的形状记忆合金和规则一不规则相变中的电阻变化的熔断 丝是利用相移的例子，且已实用化。 电子料技大学敏感材料与传感器课程组制作
Ø 利用机械量的敏感元件（如双金属元件）中，特点是精度低，但廉价、简 便。 Ø 而利用电阻温度依赖关系的温敏元件（热敏电阻）使用温度范围广，且精 度高。 Ø 金属系温度敏感元件，使用最广且精度也高的是基于热电势的温敏元件。 Ø 利用马氏体相变的形状记忆合金和规则—不规则相变中的电阻变化的熔断 丝是利用相移的例子，且已实用化。 二、 温敏金属材料
二、温敏金属材料 986 1.双金属温度计 >概念：将热膨胀系数不同的两种金属片贴合而成的敏感元件。 >要求：用于双金属的金属材料要求热膨胀系数适当、耐热、耐腐蚀。 >分类：分低温用(-200℃150℃)、中温用(0℃~250℃)、高温用 (0℃400℃)三类。 >形状：有平板形、U字形、圆环形、螺旋形等。 >用途：双金属温敏元件（也称为双金属温度计）主要用于温度控制及切断电 路，且因为价廉而大量用于家用电器；此外，也用于火灾报警敏感元件及 其他工业应用领域。 电子科技大学敏感材料与传感器课程组制作
1. 双金属温度计 Ø 概念：将热膨胀系数不同的两种金属片贴合而成的敏感元件。 Ø 要求：用于双金属的金属材料要求热膨胀系数适当、耐热、耐腐蚀。 Ø 分类：分低温用（200℃～150℃）、中温用（0℃～250℃）、高温用 （0℃～400℃）三类。 Ø 形状：有平板形、U字形、圆环形、螺旋形等。 Ø 用途：双金属温敏元件(也称为双金属温度计)主要用于温度控制及切断电 路，且因为价廉而大量用于家用电器；此外，也用于火灾报警敏感元件及 其他工业应用领域。 二、 温敏金属材料
二、温敏金属材料 /986 指针 100 150 什糖 保护臀 够酒元件 为提高测温灵敏度，通常将金属片制成螺旋卷形状。（原理：当温度改变时 ,各层金属膨胀或收缩量不等，使得螺旋卷卷起或松开。由于螺旋卷的一端 固定而另一端和一可以自由转动的指针相连，因此，当双金属片感受到温度 变化时，指针即可在一圆形分度标尺上指示出温度来。) 电子科技大学敏感材料与传感器课程组制作
为提高测温灵敏度，通常将金属片制成螺旋卷形状。（原理：当温度改变时 ，各层金属膨胀或收缩量不等，使得螺旋卷卷起或松开。由于螺旋卷的一端 固定而另一端和一可以自由转动的指针相连，因此，当双金属片感受到温度 变化时，指针即可在一圆形分度标尺上指示出温度来。） 二、 温敏金属材料
二、温敏金属材料 /986 2.金属热敏电阻 (1)工作原理、结构和材料 大多数金属导体的电阻都随温度而变化，其特性方程式如下： R:=R[1+a(T-To)] 式中：R,R一一分别为热敏电阻在T和0℃时的电阻值； a一一电阻温度系数(1/℃)。 对于绝大多数金属导体，a并不是一个常数，而是温度的函数。 但在一定的温度范围内，可近似地看作为一个常数。不同的金属导体， a保持常数所对应的温度范围不同。 电子科技大学敏感材料与传感器课程组 制作
2. 金属热敏电阻 （1）工作原理、结构和材料 大多数金属导体的电阻都随温度而变化，其特性方程式如下: Ri＝R0[1+a(T-T0)] 式中： Ri,R0——分别为热敏电阻在T和0℃时的电阻值； a——电阻温度系数(1／℃)。 对于绝大多数金属导体，a并不是一个常数，而是温度的函数。 但在一定的温度范围内，可近似地看作为一个常数。不同的金属导体， a保持常数所对应的温度范围不同。 二、 温敏金属材料
二、温敏金属材料 吸好 98 选作感温元件的材料应满足如下要求： 1.材料的电阻温度系数a要越大越好，纯金属的a比合金的高，所以 一般均采用纯金属作熟电阻元件； 2. 在测温范围内，材料的物理、化学性质应稳定； 3.在测温范围内，a保持常数，便于实现温度表的线性刻度特性； 4. 具有比较大的电阻率，以利于减少热电阻的体积，减小热惯性 5. 特性复现性好，容易复制。 比较适合以上要求的材料有：铂、铜、铁和镍。 电子科技大学敏感材料与传感器课程组制作
选作感温元件的材料应满足如下要求： 1. 材料的电阻温度系数a要越大越好，纯金属的a比合金的高，所以 一般均采用纯金属作熟电阻元件； 2. 在测温范围内，材料的物理、化学性质应稳定； 3. 在测温范围内，a保持常数，便于实现温度表的线性刻度特性； 4. 具有比较大的电阻率，以利于减少热电阻的体积，减小热惯性. 5. 特性复现性好，容易复制。 比较适合以上要求的材料有：铂、铜、铁和镍。 二、 温敏金属材料
二、温敏金属材料 /986 (2)铂电阻 铂电阻主要用作标准电阻温度计（物理化学性质非常稳定） 铂的纯度通常用W(100)表示，即： W(100)= R100 (R100为铂丝在100℃时的电阻值) Ro 铂丝的电阻与温度之间的关系： 0~630.755℃： R,=Ro(1+At +Bt2) -190~0℃： R,=R[1+At+Bt2+C(t-100)t3 对W(100)=1.391有A=3.96847×10-3/℃.B=-5.847×10-7/℃2，C=-4.22×10-12/℃4. 对W(100)=1.389有A=3.94851×10-3/℃.B=-5.851×10-7/℃2，C=-4.04×10-12/℃4. 电子科技大学敏感材料与传感器课程组 制作
（2）铂电阻 0～630.755℃: -190～0℃: 对W(100)＝1.391有A＝3.96847×10-3／℃.B＝-5.847×10-7／℃2 ，C＝-4.22×10 -12/℃4 ． 对W(100)＝1.389有A＝3.94851×10-3／℃.B＝-5.851×10-7/℃2 ，C＝-4.04× 10 -12/℃4 ． (1 ) 2 R R 0 At Bt t 2 3 0 R R [1 At Bt C (t 100 )t t 铂电阻主要用作标准电阻温度计(物理化学性质非常稳定） u 铂的纯度通常用W(100)表示，即: 0 100 (100 ) R R W u 铂丝的电阻与温度之间的关系: （R100为铂丝在100℃时的电阻值） 二、 温敏金属材料
二、温敏金属材料 /986 (2)铂电阻 ◆铂电阻结构 (a)剖面图 (b)结构图 (c)装配图 1一银引出线2一铂丝3一锯齿形云母骨架 4一保护用云母片 5一银细带 6一铂电阻横断面 7一保护套管 8一石英骨架9一连接法兰 10一接线盒 (c) 铂电阻一般由直径为0.05一0.07mm铂丝绕在片形云母骨架上，铀丝的 引线采用银线，引线用双孔瓷绝缘套管绝缘。 电子科技大学敏感材料与传感器课程组 制
u 铂电阻结构 （2）铂电阻 Ø 铂电阻一般由直径为0.05一0.07mm铂丝绕在片形云母骨架上，铀丝的 引线采用银线，引线用双孔瓷绝缘套管绝缘。 二、 温敏金属材料
二、温敏金属材料 /986 (3)铜电阻 铜丝可用来制造-50~150℃范围内 的工业用电阻温度汁。在此温度 范围内线性关系好，灵敏度比铂 电阻高(a=(4.254.28)×10-3/ R ℃).容易得到高纯度材料，复制 性能好。 但铜易于氧化，一般只用于150℃ 以下的低温测量和没有水分及无 侵蚀性介中的温度测量。 >通常铜电阻值为： 电阻与温度关系 Rr=R[1十a(T-To)] 电子科技大学敏感材料与传感器课程组制件
Ø 铜丝可用来制造-50~150℃范围内 的工业用电阻温度汁。在此温度 范围内线性关系好，灵敏度比铂 电阻高(a＝(4.25~4.28)×10-3／ ℃)．容易得到高纯度材料，复制 性能好。 Ø 但铜易于氧化，一般只用于150℃ 以下的低温测量和没有水分及无 侵蚀性介中的温度测量。 Ø 通常铜电阻值为: RT＝R0[1十a(T—T0)] 电阻与温度关系 （3）铜电阻 二、 温敏金属材料
二、温敏金属材料 /986 3.金属薄膜温度敏感元件 ◆金属电阻率(Drude-Lorentz-Sommefeld理论)： P,= moV ne21 ◆薄膜电阻率(Fuchs et al.),薄膜电阻率大于块体，且随膜厚而变化： p=1+] 电子平均自由程；：膜厚 当1<1时、p=p号n1m+042可 4 电子料技大学敏感材料与传感器课程组 制
3. 金属薄膜温度敏感元件 u金属电阻率（Drude-Lorentz-Sommefeld理论）： 0 t 2 m V n e l u薄膜电阻率（Fuchs et al.），薄膜电阻率大于块体，且随膜厚而变化： 0 3 1 ( ) 8 l t 当 t l 时， 0 4 1 3 ln ( ) 0 .4 2 3 l l t l：电子平均自由程；t：膜厚 二、 温敏金属材料
