用於溫度測量的熱敏電阻

2022-02-09 00:03:52 字數 1814 閱讀 8245

ntc熱敏電阻為要求精確測量溫度的應用提供了極好的解決方案。 由於其高靈敏度, ntc熱敏電阻是檢測溫度變化的理想選擇 。 然而,這些熱敏電阻的特性曲線非線性。 電阻通常是溫度指數函式,如等式(1)所示,

其中r 0是參考溫度下的電阻t0,而ß是常數,材料特性t 0 ,參考溫度通常取為298°k(25°c)。

如果使用者可以電氣測量電阻,通過ametherm為特定ntc熱敏電阻提供的電阻對溫度曲線,可以很容易解決溫度問題。

然而,如果將10k/3435熱敏電阻嵌入電路中,則電阻變化將根據相應的電壓或電流變化進行記錄。 在這種情況下,使用者必須先計算電量(例如電壓),然後才能從此類電氣計算溫度。

惠斯通電橋用於測量精確的電阻。

在圖1的惠斯通電橋中,r 1 ,r 2和r 3是已知的,r x是未知電阻。 當電位(電壓)p1(見圖)與電位p2相同時,橋稱為平衡。

在這種情況下,沒有電流流過(如通過電流錶的「零」讀數所示),並且r 1 -r 2路徑中的電阻比必須等於r 3 -r x路徑中的比率。

精確電阻測量的主要挑戰是減輕儀表對電路的負載影響。

儘管從電路中抽取的功率可以忽略不計,即使電阻具有非常高的阻抗(例如10mω),這種不準確性也是由儀表引入功率引起的。

對於r x的精確測量,惠斯登電橋起著重要的作用,因為電流計在平衡狀態下不會從電路中吸取任何電力。 這可以通過減輕儀表對電路的「負載」效應來提高精度。

惠斯通電橋被稱為空比較器,因為它通過比較兩個量,乙個已知值,另乙個未知量來進行測量

未知值被調整,直到它等於已知值,並且跨過它們的檢測器給出零或零讀數。

平衡的惠斯登電橋滿足以下條件:

對於測量溫度,惠斯通電橋不平衡使用,其中可以測量不平衡電壓δv並與100k/3950熱敏電阻的電阻相關。 

參見圖2所示的簡單直流橋式電路,用於使用熱敏電阻生產廠家進行精密測量。 電阻r 2和r 3的正確選擇將消除δv的平均dc值。

圖2.使用ntc熱敏電阻的溫度測量

考慮到這個電路,我們現在推導出t和.v之間的關係。 一般來說,

假設r1 = r3。 然後,

重新安排rt,

t和rt之間的關係由下式給出:

要麼,我們有等式5代替rt

如果我們進一步假設r1 = r2 = r3 = rb,我們有

儘管t不是電壓線性函式,但對於溫度範圍較小,可以將其視為線性的,並且在計算溫度時誤差可以忽略不計(見圖3)。ametherm提供等式9的r0和ß的值。

圖3:橋接電路的典型電壓溫度曲線

注意:ntc熱敏電阻也受到自熱效應的影響,惠斯通電橋電路中的電阻選擇取決於應用和溫度測量範圍。

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