热电偶、热电阻及NTC热敏电阻的性能对比

时间： 2021-08-19 来源：顺络

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温度传感器概念及分类

近年来，我国工业现代化的进程和电子信息产业连续的高速增长，带动了传感器市场的快速上升，其中温度传感器作为传感器中重要一类，占整个传感器总需求量的 40%以上，数量高居各种传感器之首，可用于厨房设备、可穿戴设备、智能家居、工业控制、汽车等领域。温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器，感温元件是温度测量的核心部分。温度传感器按感温元件特性分为热电偶、热电阻和热敏电阻三类，以下分别介绍。

●热电偶

热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。将两种不同材料(但符合一定要求)的导体或半导体 A 和 B 的任意一端焊接在一起就构成了热电偶。组成热电偶的导体或半导体称为热电极，被焊接的一端插入测温场所，称为工作端，另一端称冷端。当两端温度不同时就会有热电势产生，将温度信号转换为电信号再由仪表显示出来。由于热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时)，而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。如图 1 所示。

图1

对应一定材质，其两端的温度与热电势间有固定的函数关系，利用这个关系就可以测出温度值来。热电偶的热电势随温度的升高而增大，其热电势的大小与热电偶的材料和热电偶两端的温度值有关，而与热电极的长度、直径无关。

●热电阻

热电阻（ResistanceTemperatureDetector）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，如铂、镍、铜等，所选金属必须具有可以预测的电阻值随温度变化的特性，其物理性能要易于加工制造，电阻温度系数必须足够大，使其电阻随温度的改变易于准确测量。表 1 列出了几种热电阻的温度电阻特性，其中以铂电阻具有最为精确、可靠的温度电阻特性。

表1

●热敏电阻

热敏电阻包括正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC），其中温度传感大多数为负温度系数，即阻值随温度增加而降低。NTC热敏电阻是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的，这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时，氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，其电阻值较高，随着温度的升高，载流子数目增加，其电阻值降低。主要电性参数如下：

①零功率电阻值 R₂₅

指在规定温度（25°C）测得的直流电阻值，由于自热导致的电阻值变化对于总的测量误差可以忽略不计。

②B 常数

它是由两个特定环境温度下的电阻值计算出来的，表征电阻随温度变化的快慢程度，即 B 值越大，电阻随温度的升高下降的越快，反之亦然，如图 2 所示。

R_T1：温度 T₁（K）时的电阻值；R_T2：温度 T₂（K）时的电阻值。

图2

③耗散因子 δ

指通过自身发热使其温度升高 1°C时所需要的功率。

④热时间常数τ

热时间常数是以秒为单位，指在零负载状态下，当环境温度发生急剧变化时，热敏电阻元件产生最初温度 T0 与最终温度 T1 两者温度差的 63.2％的温度变化所需的时间。它与热敏电阻的外形尺寸以及对环境的热耦合有关，与 NTC 热敏电阻的热容量 C 成正比，与其耗散系数 δ 成反比，即公式τ = C / δ。

综上所述，以下汇总比较了热电偶、热电阻及 NTC热敏电阻：

顺络电子温度传感器

顺络电子温度传感器采用的感温元件为NTC热敏电阻，通过测量NTC热敏电阻的电阻值来确定相应的温度，从而达到检测和控制温度的目的。一般是由核心元件NTC热敏电阻与外壳加环氧封装而成，应不同的使用条件可选择电线与连接器组合连接，高端温度传感器也有直接采用热塑注射成型封装方式，这样产品可以适应较高的耐环境要求。

●规格简介

*电线长度，R/T 特性可根据要求定制。

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全部评论（1）

jishizhong Lv9 2022-12-24

学习了

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