原创 NTC

 2008-11-12 17:33  2725 7 7 分类: MCU/ 嵌入式

热敏电阻的物理特性与表示

热敏电阻的物理特性用下列参数表示：

电阻值、B值、耗散系数、热时间常数、电阻温度系数。

1、电阻值：R〔Ω〕
电阻值的近似值表示为：R2=R1exp[1/T2-1/T1]

其中： R2：绝对温度为T2〔K〕时的电阻〔Ω〕
R1：绝对温度为T1〔K〕时的电阻〔Ω〕
B： B值〔K〕

2、B值：B〔k〕
B值是电阻在两个温度之间变化的函数，表达式为：

B= InR1-InR2 =
2.3026(1ogR1-1ogR2)
1/T1-1/T2 1/T1-1/T2
其中： B： B值〔K〕
R1：绝对温度为T1〔K〕时的电阻〔Ω〕
R2：绝对温度为T2〔K〕时的电阻〔Ω〕

3、耗散系数：δ〔mW/℃〕
耗散系数是物体消耗的电功与相应的温升值之比
δ= W/T-Ta = I² R/T-Ta

其中：
δ：耗散系数 δ〔mW/℃〕
W：热敏电阻消耗的电功〔mW〕
T：达到热平衡后的温度值〔℃〕
Ta: 室温〔℃〕
I: 在温度T时加热敏电阻上的电流值〔mA〕
R: 在温度T时加热敏电阻上的电流值〔KΩ〕
在测量温度时，应注意防止热敏电阻由于加热造成的升温。

4、热时间常数： τ〔sec.〕
热敏电阻在零能量条件下，由于步阶效应使热敏电阻本身的温度发生改变，当温度在初始值和最终值之间改变63.2％所需的时间就是热时间系数 τ。

5、电阻温度系数：α〔%/℃〕
α是表示热敏电阻器温度每变化1ºC，其电阻值变化程度的系数〔即变化率〕，用
α=1/R·dR/dT 表示，计算式为：
α = 1/R·dR/dT×100 = -B/T²×100

其中： α：电阻温度系数〔%/℃〕
R：绝对温度T〔K〕时的电阻值〔Ω〕
B： B值〔K〕

NTC热敏电阻检测方法

一、测量标称电阻值Rt

　用万用表测量NTC热敏电阻的方法与测量普通固定电阻的方法相同，即按NTC热敏电阻的标称阻值选择合适的电阻挡可直接测出Rt的实际值。但因NTC热敏电阻对温度很敏感，故测试时应注意以下几点：　　

　　1、由标称阻值Rt的定义可知，此值是生产厂家在环境温度为25℃时所测得的。所以用万用表测量Rt时，亦应在环境温度接近25℃时进行，以保证测试的可信度。　　

　　2、测量功率不得超过规定值，以免电流热效应引起测量误差。例如，MF12-1型NTC热敏电阻，其额定功率为1W，测量功率P1＝0.2mW。假定标称电阻值Rt为1kΩ，则测试电流：　　

　　显然使用R×lk挡比较合适，该挡满度电流Im通常为几十至一百几十微安。例如多用的500型万用表R×1k挡的Im＝150uA，与141uA很接近。　　
　　3、注意正确操作。测试时，不要用于捏住热敏电阻体，以防止人体温度对测试产生影响。

二、估测温度系数αt 　

　　先在室温t1下测得电阻值Rt1；再用电烙铁作热源，靠近热敏电阻Rt1，测出电阻值Rt2，同时用温度计测出此时热敏电阻RT表面的平均温度t2。将所测得的结果输入下式：　　

　　αt≈(Rt2-Rt1)/[Rt1(t2-t1)] 　　

　　NTC热敏电阻的αt＜0。　　

　　注意事项：

　　1、给热敏电阻加热时，宜用20W左右的小功率电烙铁，且烙铁头不要直接去接触热敏电阻或靠的太近，以防损坏热敏电阻。

　　2、若测得的αt＞0，则表明该热敏电阻不是NTC而是FTC。

热电阻测温的应用原理

热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。

    1．热电阻测温原理及材料

　　热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造热电阻。

    2．热电阻的结构

    （1）精通型热电阻工业常用热电阻感温元件（电阻体）的结构及特点。从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制，有关具体内容参见本篇第三章第一节.

    （2）铠装热电阻铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一般为φ2~φ8mm，最小可达φmm。与普通型热电阻相比，它有下列优点：

    ①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；
    ②机械性能好、耐振，抗冲击；
    ③能弯曲，便于安装；
    ④使用寿命长。

    （3）端面热电阻端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面，它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。

    （4）隔爆型热电阻隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于Bla~B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。

    3．热电阻测温系统的组成

    热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表等组成。必须注意以下两点：

    ①热电阻和显示仪表的分度号必须一致
    ②为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采用三线制接法。

    （2）铠装热电阻铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，如图2-1-7所示，它的外径一般为φ2~φ8mm，最小可达φmm。与普通型热电阻相比，它有下列优点：

    ①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；
    ②机械性能好、耐振，抗冲击；③能弯曲，便于安装④使用寿命长。

    （3）端面热电阻端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面，其结构如图2-1-8所示。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。

    （4）隔爆型热电阻隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影。

　　电阻体的断路修理必然要改变电阻丝的长短而影响电阻值，为此更换新的电阻体为好，若采用焊接修理，焊后要校验合格后才能使用。