NTC溫度傳感器資料全

1、NTC 溫度傳感器1 什么是線性 NTC 溫度傳感器？線性溫度傳感器就是線性化輸出的負溫度系數(shù)（簡稱 NTC ）熱敏元件，它實際上是一種線性溫度 - 電壓轉換元件，就是說在通過工作電流（ 100uA ）的條件下，元件的電壓值隨溫度呈線性變化，從 而實現(xiàn)了非電量到電量的線性轉換。2 線性 NTC 溫度傳感器的主要特點是什么？這種溫度傳感器其主要特點就是在工作溫度圍溫度 - 電壓關系為一直線， 這對于二次開發(fā)測溫、 控 溫電路的設計，將無須線性化處理，就可以完成測溫或控溫電路的設計，從而簡化儀表的設計和調試。3 線性 NTC 溫度傳感器的測溫圍是如何規(guī)定的？就總的而言，測溫圍可在-200+200

2、'C之間，但考慮實際的需要，一般無須如此寬的溫度圍， 因而規(guī)定三個不同的區(qū)段，以適應不同封裝設計，同時在延長線的選用上亦有所不同。而對于溫度補償專 用的線性熱敏元件，則只設定工作溫度圍為-40 C+80 C。完全可以滿足一般電路的溫度補償之用。4 延長線的選用應遵循什么原則？一般的在-200+20 C、-50+100 C宜選用普通雙膠線； 在100200 C圍應選用高溫線。5 基準電壓的含義是什么？基準電壓是指傳感器置于0 C的溫場（冰水混合物），在通以工作電流（100 gA）的條件下，傳感器上的電壓值。實際上就是 0 點電壓。其表示符號為 V（ 0），該值出廠時標定，由于傳感器的溫度

3、系 數(shù)S相同，則只要知道基準電壓值 V (0)，即可求知任何溫度點上的傳感器電壓值，而不必對傳感器進 行分度。其計算公式為：V (T) =V ( 0) +S X T示例：如基準電壓 V (0 ) =700mV ;溫度系數(shù)S=-2mV/ 'C,則在50 'C時，傳感器的輸出電壓V(50 ) =700 2X50=600(mV )。這一點正是線性溫度傳感器優(yōu)于其它溫度傳感器的可貴之處。6 溫度系數(shù) S 的含義是什么？溫度系數(shù) S 是指在規(guī)定的工作條件下，傳感器的輸出電壓值的變化與溫度變化的比值，即溫度每變化1 C傳感器的輸出電壓變化之值：S= V/ T ( mV/ C)o溫度系數(shù)是線

4、性溫度傳感器做為溫度測量元件的物理基礎，其作用與熱敏電阻的B 值相似，這個參數(shù)在整個工作溫度圍是同一值，即 -2mV/ C,而且各種型號的傳感器也是同一值，這一點傳統(tǒng)的熱敏電 阻溫度傳感器是無可比擬的。7 互換精度這一參數(shù)有什么意義？互換精度是指在同一工作條件下(同一工作電流、同一溫場)對于同一個確定的理想擬合直線，每一只傳感器的電壓 V (T)溫度T曲線與該直線的最大偏差，這個偏差通常按傳感器的溫度一電壓轉換系數(shù)S折合成溫度來表示。由于傳感器的輸出線性化及溫度一電壓轉換系數(shù)相同，即在測溫圍全程互換， 所以互換精度表示了基準電壓值的離散程度，即用基準電壓值的離散值折合成溫度值的大小來描述整批傳

5、 感器之間的互換程度。 一般分為三級：I級的互換偏差不大于 0.3 C ;J級不大于0.5 C;K級不大于1.0 C<8 線性度的意義是什么？溫度圍相對于理想擬合直線的最大偏差。 一般情況下， 其線性度的典型值為 ±0.5% ，很顯然傳感器的線性 度越高（其值越?。瑢τ趦x表的設計就越簡單，在儀表的輸入級完全不必采用線性化處理。9 為什么說線性溫度傳感器是規(guī)化輸出？所謂規(guī)化輸出，就是在o 'C溫度點上傳感器在規(guī)定的工作條件下，輸出的電壓值僅限于某一小圍，即使不互換，其基準電壓值僅限定在690-7 1 0mV之間，這樣在電路設計時，易于在宏觀上把握傳感器的輸出情況，不論在

6、橋路設計還是溫度補償，只要在690-7 1 0mV之間考慮，在調試中稍加調整即可。而不象普通的熱敏電阻由于型號不同，其阻值也不同，針對不同的型號，需進行不同的設計計算。所以線 性溫度傳感器的規(guī)化輸出，可以使儀表電路實現(xiàn)規(guī)化設計。10 用戶如何檢驗線性溫度傳感器？用戶在購買傳感器后，可在恒流的條件下，依溫區(qū)的大小，采用兩點或三點測試，以檢驗互換精 度、線性度和溫度系數(shù)。一般情況下，最簡單的檢驗方法只要檢驗基準電壓值即可。而所有電氣參數(shù)，在 交貨時均有隨貨參數(shù)表（合格證），以提供該批傳感器的詳細參數(shù)指標。11 實際使用溫度傳感器是否一定要采用恒流源供電？一般情況下是不必要的，橋路恒壓供電完全可以。

7、這是因為在100 gA左右的電流條件下，傳感器的溫度 電壓轉換系數(shù)變化量很小，可以給一個實測數(shù)量級的概念：在 100 gA 時 S=-2mV/ C在 40 g A 時 S=-2.1mV/ C 而在實際的橋路恒壓供電時 , 其電流變化不會有如此大的幅度。恒壓供電時，傳感器負載電阻值如何確定？恒壓供電時，負載電阻接在電源與傳感器正極之間，信號從傳感器正極與負極之間輸出，設計電阻值R時，以在0C時使傳感器工作電流為 100gA即可。如傳感器的基準電壓為 V (0 )( mV )，恒壓 源為VDD (mV ),_則R= (VDD-V (0)(mV)/0.1(mA) 。對于計算出的電阻值 R，如果實際的

8、電阻 沒有這種阻值，可就近阻值選用，對測溫精度沒有影響。12 線性溫度補償元件做為電路溫度補償有什么優(yōu)越性？這主要考慮熱敏元件的輸出規(guī)化及溫度系數(shù)的一致性，便于設計。另外，由于溫度系數(shù)與晶體管電路中的晶體管基、射極電壓的溫度系數(shù)相同，做為穩(wěn)定晶體管電路的工作點的基極偏流元件是非常合適的。而將幾只元件串聯(lián)使用，可以通過并聯(lián)電位器方式，通過電位器的調節(jié)出不同的溫度系數(shù)，以實現(xiàn)精 確的溫度補償作用。這種溫度系數(shù)可調的補償元件，無須繁雜設計，對元件的工作電流也無嚴格要求，這 也是這種線性熱敏元件用于溫度補償?shù)囊淮髢?yōu)點。13 穩(wěn)定性的含義是什么？穩(wěn)定性是指傳感器的基準電壓值年漂移量，這個漂移量再按溫度

9、電壓轉換系數(shù)折合成溫度值，即穩(wěn)定性=± V/S/年。線性溫度傳感器的穩(wěn)定性為 ±0.05 C/年。這一參數(shù)描述了傳感器在各種使用條件 下保持原有特性的能力。14 長線傳輸對傳感器信號是否有影響？ 出的信號在當?shù)剞D換成數(shù)字量，這樣可以方便地實現(xiàn)更遠距離的傳輸。為什么說線性溫度傳感器是規(guī)化輸出？所謂規(guī)化輸出，就是在 o 'C溫度點上傳感器在規(guī)定的工作條件下，輸出的電壓值僅限于某一小圍，即使不 互換，其基準電壓值僅限定在 690-71 0mV之間，這樣在電路設計時，易于在宏觀上把握傳感器的輸出情況，不論在橋路設計還是溫度補償，只要在690-7 1 0mV之間考慮，在調試中

10、稍加調整即可。而不象普通的熱敏電阻由于型號不同，其阻值也不同，針對不同的型號，需進行不同的設計計算。所以線性溫度 傳感器的規(guī)化輸出，可以使儀表電路實現(xiàn)規(guī)化設計。恒壓供電時，傳感器負載電阻值如何確定？恒壓供電時， 負載電阻接在電源與傳感器正極之間， 信號從傳感器正極與負極之間輸出， 設計電阻值 R 時， 以在0C時使傳感器工作電流為 100gA即可。如傳感器的基準電壓為 V( 0)(mV )，恒壓源為VDD ( mV )， 則R= (VDD-V (0 ) (mV)/0.1(mA) 。對于計算出的電阻值 R，如果實際的電阻沒有這種阻值，可就 近阻值選用，對測溫精度沒有影響。線性溫度補償元件做為電路

11、溫度補償有什么優(yōu)越性？ 這主要考慮熱敏元件的輸出規(guī)化及溫度系數(shù)的一致性，便于設計。另外，由于溫度系數(shù)與晶體管電路中的 晶體管基、射極電壓的溫度系數(shù)相同，做為穩(wěn)定晶體管電路的工作點的基極偏流元件是非常合適的。而將 幾只元件串聯(lián)使用，可以通過并聯(lián)電位器方式，通過電位器的調節(jié)出不同的溫度系數(shù)，以實現(xiàn)精確的溫度 補償作用。這種溫度系數(shù)可調的補償元件，無須繁雜設計，對元件的工作電流也無嚴格要求，這也是這種 線性熱敏元件用于溫度補償?shù)囊淮髢?yōu)點、測量標稱電阻值 Rt用萬用表測量 NTC 熱敏電阻的方法與測量普通固定電阻的方法相同， 即按 NTC 熱敏電 阻的標稱阻值選擇合適的電阻擋可直接測出 Rt 的實際值

12、。但因 NTC 熱敏電阻對溫度很敏感， 故測試時應注意以下幾點：1、 由標稱阻值 Rt的定義可知，此值是生產(chǎn)廠家在環(huán)境溫度為25 C時所測得的。所以 用萬用表測量Rt時，亦應在環(huán)境溫度接近 25C時進行，以保證測試的可信度。2、 測量功率不得超過規(guī)定值，以免電流熱效應引起測量誤差。例如，MF12-1 型 NTC熱敏電阻，其額定功率為1W，測量功率P1 = 0.2mW。假定標稱電阻值 Rt為1kQ，則測試電流：顯然使用RXIk擋比較合適，該擋滿度電流 Im通常為幾十至一百幾十微安。例如多用的500型萬用表 RX1k擋的Im = 150uA，與141uA很接近。3、注意正確操作。測試時，不要用于捏

13、住熱敏電阻體，以防止人體溫度對測試產(chǎn)生影 響。二、估測溫度系數(shù)a t先在室溫t1下測得電阻值 Rt1 ;再用電烙鐵作熱源，靠近熱敏電阻Rt1，測出電阻值Rt2,同時用溫度計測出此時熱敏電阻RT表面的平均溫度t2。將所測得的結果輸入下式：a t (RR21)/Rt1(t2-t1)NTC熱敏電阻的 a< 0。注意事項：1、給熱敏電阻加熱時， 宜用 20W 左右的小功率電烙鐵， 且烙鐵頭不要直接去接觸熱敏 電阻或靠的太近，以防損壞熱敏電阻。2、若測得的a>0,則表明該熱敏電阻不是NTC而是FTC。NTC 負溫度系數(shù)熱敏電阻工作原理NTC 是 Negative Temperature Co

14、efficient 的縮寫 ,意思是負的溫度系數(shù) ,泛指負溫度系數(shù)很大 的半導體材料或元器件， 所謂 NTC 熱敏電阻器就是負溫度系數(shù)熱敏電阻器。 它是以錳、 鈷、 鎳和銅等金屬氧化物為主要材料， 采用瓷工藝制造而成的。 這些金屬氧化物材料都具有半導 體性質，因為在導電方式上完全類似鍺、 硅等半導體材料。溫度低時， 這些氧化物材料的載 流子(電子和孔穴)數(shù)目少，所以其電阻值較高；隨著溫度的升高，載流子數(shù)目增加，所以 電阻值降低。 NTC 熱敏電阻器在室溫下的變化圍在 10O1000000 歐姆，溫度系數(shù) -2%-6.5% 。 NTC 熱敏電阻器可廣泛應用于溫度測量、溫度補償、抑制浪涌電流等場合

15、。NTC 負溫度系數(shù)熱敏電阻專業(yè)術語零功率電阻值 RT ( Q)RT 指在規(guī)定溫度 T 時，采用引起電阻值變化相對于總的測量誤差來說可以忽略不計的測 量功率測得的電阻值。電阻值和溫度變化的關系式為：RT = RN expB(1/T T/TN)RT ：在溫度 T ( K )時的 NTC 熱敏電阻阻值。RN ：在額定溫度 TN ( K )時的 NTC 熱敏電阻阻值。T ：規(guī)定溫度( K )。B ： NTC 熱敏電阻的材料常數(shù)，又叫熱敏指數(shù)。exp :以自然數(shù) e為底的指數(shù)(e = 2.71828)-。該關系式是經(jīng)驗公式， 只在額定溫度 TN 或額定電阻阻值 RN 的有限圍才具有一定的精確 度，因為

16、材料常數(shù) B 本身也是溫度 T 的函數(shù)。額定零功率電阻值 R25( Q)根據(jù)國標規(guī)定，額定零功率電阻值是NTC熱敏電阻在基準溫度25 C時測得的電阻值R25,這個電阻值就是NTC熱敏電阻的標稱電阻值。通常所說NTC熱敏電阻多少阻值，亦指該值。材料常數(shù)(熱敏指數(shù)) B 值( K )B 值被定義為:RT1 :溫度 T1 ( K )時的零功率電阻值。RT2 :溫度 T2 ( K )時的零功率電阻值。T1 ， T2 :兩個被指定的溫度( K )。對于常用的 NTC熱敏電阻， B值圍一般在 2000K6000K之間。零功率電阻溫度系數(shù)(aT)在規(guī)定溫度下， NTC 熱敏電阻零動功率電阻值的相對變化與引起

17、該變化的溫度變化值之比 值。a T:溫度T ( K )時的零功率電阻溫度系數(shù)。RT :溫度 T ( K )時的零功率電阻值。T ：溫度（ T ）。B ：材料常數(shù)。耗散系數(shù)（S）在規(guī)定環(huán)境溫度下， NTC 熱敏電阻耗散系數(shù)是電阻中耗散的功率變化與電阻體相應的溫度 變化之比值。S: NTC熱敏電阻耗散系數(shù)，（mW/ K ）。 P ： NTC 熱敏電阻消耗的功率（ mW ）。 T : NTC熱敏電阻消耗功率P時，電阻體相應的溫度變化（ K ）。熱時間常數(shù)（T）在零功率條件下，當溫度突變時，熱敏電阻的溫度變化了始未兩個溫度差的63.2% 時所需的時間，熱時間常數(shù)與 NTC 熱敏電阻的熱容量成正比，與其

18、耗散系數(shù)成反比。T熱時間常數(shù)（S ）。C： NTC 熱敏電阻的熱容量。S： NTC 熱敏電阻的耗散系數(shù)。額定功率 Pn在規(guī)定的技術條件下， 熱敏電阻器長期連續(xù)工作所允許消耗的功率。 在此功率下， 電阻體自 身溫度不超過其最高工作溫度。最高工作溫度 Tmax在規(guī)定的技術條件下，熱敏電阻器能長期連續(xù)工作所允許的最高溫度。即TO-環(huán)境溫度。測量功率Pm熱敏電阻在規(guī)定的環(huán)境溫度下，阻體受測量電流加熱引起的阻值變化相對于總的測量誤差來說可以忽略不計時所消耗的功率。一般要求阻值變化大于 0.1%，則這時的測量功率 Pm為：電阻溫度特性NTC熱敏電阻的溫度特性可用下式近似表示：式中：RT:溫度T時零功率電阻

19、值。A :與熱敏電阻器材料物理特性及幾何尺寸有關的系數(shù)。B : B 值。T：溫度（k）。更精確的表達式為：式中：RT:熱敏電阻器在溫度 T時的零功率電阻值。T:為絕對溫度值，K ；A、B、C、D :為特定的常數(shù)。熱敏電阻的基本特性電阻一溫度特性熱敏電阻的電阻一溫度特性可近似地用式1表示。（式 1） R=Ro exp B（I/T-I/T。）R :溫度T(K)時的電阻值Ro: 溫度 T0(K) 時的電阻值B : B 值*T(K)= t(o C)+273.15但實際上，熱敏電阻的 B 值并非是恒定的，其變化大小因材料構成而異，最大甚至可達5K/ °。因此在較大的溫度圍應用式1時，將與實測值

20、之間存在一定誤差。此處，若將式 1 中的 B 值用式 2 所示的作為溫度的函數(shù)計算時，則可降低與實測值之間的 誤差，可認為近似相等。(式 2) B T =CT 2+DT+E上式中， C、D、E 為常數(shù)。另外，因生產(chǎn)條件不同造成的 B值的波動會引起常數(shù) E發(fā)生變化，但常數(shù) C、D不變。因 此，在探討 B 值的波動量時，只需考慮常數(shù) E 即可。& #8226;常數(shù)C、D、E的計算常數(shù)C、D、E可由4點的(溫度、電阻值)數(shù)據(jù)(To, Ro). (Ti, Ri). (T2, R2) and (T3, R3),通過式36計算。首先由式樣3根據(jù)T0和T1,T2,T3的電阻值求出 B1,B2,B3,

21、然后代入以下各式樣。& #8226; 電阻值計算例試根據(jù)電阻一溫度特性表，求25°C時的電阻值為5(kQ), B值偏差為50(K)的熱敏電阻在1o°C 3o°C 的電阻值。& #8226; 步 驟(1) 根據(jù)電阻溫度特性表，求常數(shù) C、 D、 E。To=25+273.15 T1=1o+273.15 T2=2o+273.15 T 3=3o+273.1 5(2) 代入 BT=CT2+DT+E+5o ，求 BT。(3) 將數(shù)值代入 R=5exp (B TI/T-I/298.15) ，求 R。*T : 10+273.1530+273.15 & #8226;電阻溫度特性圖如圖 1所示電阻溫度系數(shù)所謂電阻溫度系數(shù)(a,是指在任意溫度下溫度變化 1°C(K)時的零負載電阻變化率。電阻溫 度系數(shù)(a與B值的關系，可將式1微分得到。這里a前的負號(一)，表示當溫度上升時零負載電阻降低。散熱系數(shù) (JIS-C2570)散熱系數(shù)(3是指在熱平衡狀態(tài)下，熱敏電阻元件通過自身發(fā)熱使其溫度上升1°C時所需的功率。在熱平衡狀態(tài)下，熱敏電阻的溫度 T1、環(huán)境溫度T2及消耗功率P之間關系如下