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热敏电阻

热敏电阻温度测量简介

热敏电阻是一种电阻随温度变化的元件。其名称来源于此类设备的原始名称,即更具描述性的“温度敏感型电阻器”一词。1833年,迈克尔•法拉第(Michael Faraday)首先发现了热敏电阻,但是直到1930年,热敏电阻才实现了商业化。现在,它们通常作为温度传感器广泛用于各种电子应用之中。热敏电阻的其他用途包括限流器、电流保护器和加热元件。

热敏电阻是一种半导体,电阻值高于导电材料电阻值,但低于绝缘材料电阻值。热敏电阻的电阻值与温度之间的关系主要取决于其材料成分。制造商通常会以高精度确定这一属性,因为这对热敏电阻购买者而言是最有意义的主要特征。

玻璃封装热敏电阻

热敏电阻基础

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什么是热敏电阻?

热敏电阻(即“温度敏感型电阻器”)是一种高精度经济型温度测量传感器。按照温度系数分为NTC(负温度系数)和PTC(正温度系数)两种类型,NTC热敏电阻通常用于温度测量。

与RTD相比有何区别?


RTD的电阻几乎以线性方式发生变化,与之相反,NTC热敏电阻的电阻呈明显的非线性变化,实际上其电阻会随着温度的上升而降低。热敏电阻一直是常用的温度测量工具,主要原因如下:

  • 电阻随每度温度改变呈大幅变化,可提供更高的分辨率
  • 可重复性和稳定性高
  • 卓越的可互换性
  • 外形小巧,可快速响应温度变化

常用涂层包括:


  • 环氧涂层,适于较低温度应用[通常为-50至150°C(-58至316°F)]
  • 玻璃涂层,适于较高温度应用[通常为-50至300°C(-58至572°F)]
这些涂层可为热敏电阻焊珠和电线连接提供机械保护,同时提供一定的防潮和/或防腐保护。环氧珠状热敏电阻是omega常用的一种热敏电阻温度传感器产品

热敏电阻通常带有直径非常小(#32AW或0.008"直径)的实心铜线或铜合金线。为了容易焊接,经常会对这些线进行镀锡处理。

标称电阻


NTC热敏电阻的电阻值会随着温度的升高而下降。热敏电阻电阻值的每度变化量亦是如此。对于温度较低的应用(-55到约70°C),通常使用电阻较低的热敏电阻(2252到10,000Ω)。对于温度较高的应用,则通常使用电阻较高的热敏电阻(10,000Ω以上),以优化所需温度下每度的电阻变化。热敏电阻有多种“电阻和温度关系曲线”可供选择。电阻值通常在25°C(77°F)的温度下测定。

电阻和温度关系曲线


热敏电阻的线性与RTD和热电偶不同,热敏电阻的电阻与温度特性或曲线没有相关标准。因此会有许多不同的规格供选择。

每种热敏电阻材料具有不同的电阻与温度“特征曲线”。一些材料具有更好的稳定性,而其他材料具有更高的电阻,因此可以制造出更大或更小的热敏电阻。

许多制造商会列出两个温度之间的Beta(B)常数(例如:3 0/50 = 3890)。这与25°C(77°F)温度下的电阻一起可用于确定特定的热敏电阻特征曲线。请参阅此网页了解OMEGA的热敏电阻特征曲线





选择合适的热敏电阻

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44000系列热敏电阻元件热敏电阻元件
热敏电阻元件是形式最简单的热敏电阻。由于结构紧凑,热敏电阻元件通常用于空间非常有限的场合。OMEGA提供了各种不同的热敏电阻,不仅具有不同外形,而且电阻与温度特性关系。由于热敏电阻属于非线性元件,因此用来读取温度的仪器必须对读数进行线性化处理。
TJ36热敏电阻探头热敏电阻探头
单独的热敏电阻元件相对比较脆弱,不能用于恶劣环境中。OMEGA提供的热敏电阻探头则是将热敏电阻元件内嵌在金属管中。热敏电阻探头比热敏电阻元件更适合用于工业环境。

了解更多有关热敏电阻的信息

如何为应用挑选最合适的热敏电阻?


不管您是要更换现有的热敏电阻,还是要为新应用选择热敏电阻,要想获得所需的结果,都需要考虑三方面关键因素。这些包括:
  1. 为新应用选择正确的标称电阻,或者正确指定需要更换的热敏电阻的标称电阻
  2. 指定电阻与温度的关系(“曲线”),或者针对更换应用,要确保您了解现有的热敏电阻信息
  3. 热敏电阻尺寸或传感器的包装样式

最常用的热敏电阻电阻值:

  • 2252Ω
  • 3000Ω
  • 5000Ω
  • 10,000Ω
  • 30,000Ω
  • 50,000Ω
  • 1 MΩ(1,000,000)

热敏电阻的精度


热敏电阻是最精确的温度传感器之一。OMEGA热敏电阻的精度为±0.1°C或±0.2°C,具体取决于特定的热敏电阻型号。但热敏电阻的温度范围非常受限,只能在0°C至100°C的标称范围内工作。

热敏电阻的稳定性


成品热敏电阻的化学性质十分稳定,不易受老化影响。

尺寸或传感器包装形式


一旦确定合适的电阻和“曲线”,用户应该考虑如何使用热敏电阻。在为热敏电阻传感器选择合适的尺寸或包装时,应记住,热敏电阻与任何其他传感器一样,只能测量其自身能测量的温度。

热敏电阻珠不是为了直接浸入一个过程而设计的。此类设备外形小巧,与外部环境之间仅一层薄薄的环氧涂层,因此温度变化非常快。OMEGA可提供全面的传感器系列,在为热敏电阻提供保护的同时,使其更加有效地用于各种应用。以下是其中一些类型的示例。

带不锈钢螺柱外壳的螺栓安装式热敏电阻传感器

一般用途


一般用途传感器的设计可以满足各种应用的需求。从电子设备到结构、过程和设计以及可靠性测试应用,这些传感器都易于安装和监控。OMEGA ON-950即为此类结构。小型SST外壳搭配#8-32螺柱,可以安装到任何#8-32螺纹孔中,仅占用非常小的空间。

浸液测量


与液体接触时,热敏电阻需要进行防腐蚀保护并放置在流体中,以便达到所需温度。这通常会使用封端管和专门设计的外壳来实现。必须注意确保热敏电阻具有良好的热通路,而且热质量要尽可能得小。

表面探测


ON-409附着式表面传感器是一种简单有效的传感器设计,可对表面温度进行监测。这种设计包含一层薄薄的圆形金属冲压件,热敏电阻在其中环氧化。然后可以使用环氧树脂或其他方法将金属冲压件附着到表面以测量表面温度。

热敏电阻 | 技术参考
热敏电阻的电阻值与温度对照 可互换热敏电阻的应用 "700"系列 : 线性热敏电阻的电阻值与温度对照 技术信息 : 如何将铁氧体磁芯与仪器配合使用 温度测量实用准则 铂电阻温度检测器 : 检测器互换性容差表