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1、传感器原理及工程应用（论文）热敏电阻传感器在火灾报警上的应用学生姓名： 指导教师： 所在学院： 专 业： 学 号：年 月摘要摘要本文介绍了热敏电阻式传感器的特性、工作原理等方面的知识并简略地阐述了热敏电阻传感器在火灾报警中的应用。 本文介绍了两种热敏温度传感器的特点，并给出了热敏电阻式温度传感报警器装置的具体原理图。关键词：热敏电阻传感器 火灾 报警应用II目录摘要I前言III1.热敏电阻12.热敏电阻式传感器分类52.1正温度系数PTC热敏电阻器52.2负温度系数NTC热敏电阻器53.本应用的具体内容64.具体应用过程7结论7参考文献9前言前言21世纪人类社会已全面进入信息时代。随着社会的发
2、展和科学的进步，人类探知工程信息的领域和空间不断拓展，要求信息传递的速度加快和信息处理的能力增强，因而就形成信息时代四大核心技术：信息采集技术-传感技术，信息传递技术-通信技术，信息处理技术-计算机技术，信息控制技术-自动控制技术。显然传感与检测技术位于工程信息系统的最前端，它将成为21世纪人们在信息工程技术领域争夺的一个制高点。在现代测量与控制技术中，非电量测量与探测占有重要地位，这就要用到各种类型的传感器，将各种不同的信号转换成电量。随着现代社会的进步，在各领域的安全问题显得尤为重要。然而每个人在安全问题上总是避免不了对安全的疏忽，此时，各种各样的传感器在号的采集与处理方面优势凸现出来。温
3、度是一个基本的物理量，自然界中的一切过程无不与温度密切相关。温度传感器是最早开发，应用最广的一类传感器。温度传感器的市场份额大 大超过了其他的传感器。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。其中铂热电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。21世纪人类社会已全面进入信息时代。随着社会的发展和科学的进步，人类探知工程信息的领域和空间不断拓展，要求信息传递的速度加快和信息处理的能力增强，因而就形成信息时代四大核心技术：信息采集技术-传感技术，信息传递技术-通信技术，信息处理技术-计算机技术，信息控制技术-自动控制技术。显然
4、传感与检测技术位于工程信息系统的最前端，它将成为21世纪人们在信息工程技术领域争夺的一个制高点。在现代测量与控制技术中，非电量测量与探测占有重要地位，这就要用到各种类型的传感器，将各种不同的信号转换成电量。随着现代社会的进步，在各领域的安全问题显得尤为重要。然而每个人在安全问题上总是避免不了对安全的疏忽，此时，各种各样的传感器在号的采集与处理方面优势凸现出来。温度是一个基本的物理量，自然界中的一切过程无不与温度密切相关。温度传感器是最早开发，应用最广的一类传感器。温度传感器的市场份额大 大超过了其他的传感器。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
5、热电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。III传感器论文1.热敏电阻热敏电阻是一种电阻元件，即电阻值随温度变化的电阻，一般分为两种基本类型：负温度系数 热敏电阻（NTC）和正温度系数热敏电阻（PTC）。NTC 热敏电阻表现为随温度的上升,其电阻值下降；而PTC 热敏电阻正好相反。这两种热敏电阻均具有特定的特点和优点，以应用于不同的领域。NTC 热敏电阻体一般由两种以上过渡金属氧化物按特定比例混合成型后，经高温烧结形成，属于一种电子陶瓷材料。可以按照电学参数（电阻值、材料常数 B）、测温精度、封装形式和应用领域 等标准分类。零功率电阻是指在某一温度下测量
6、PTC 热敏电阻值时，加在PTC热敏电阻上的功耗极低，低到因其功耗引起的PTC热敏电阻的阻值变化可以忽略不计。额定零功率电阻指环境温度 25条 件下测得的零功率电阻值。居里温度Tc对于PTC热敏电阻的应用来说，电阻值开始陡峭地增高时的温度是重要的，我们将其 定义为居里温度。居里温度对应的 PTC 热敏电阻的电阻 RTc = 2*Rmin。温度系数PTC热敏电阻的温度系数定义为温度变化导致的电阻的相对变化。温度系数越大，PTC 热敏电阻对温度变化的反应越灵敏。=(lgR2-lgR1)/lge(T2-T1)额定电压VN额定电压是在最大工作电压Vmax以下的供电电压。通常Vmax = VN+15%击
7、穿电压VD击穿电压是指 PTC热敏电阻最高的电压承受能力。PTC热敏电阻在击穿电压以上时将会击穿失效。表面温度Tsurf表面温度Tsurf是指当PTC热敏电阻在规定的电压下并且与周围环境间处于热平衡状 态已达较长时间时，PTC热敏电阻表面的温度。动作电流Ik流过PTC热敏电阻的电流，足以使PTC热敏电阻自热温升超过居里温度这样的电流 称为动作电流。动作电流的最小值称为最小动作电流。不动作电流 IN流过 PTC 热敏电阻的电流，不足以使PTC热敏电阻自热温升超过居里温度，这样的电流称为不动作电流。不动作电流的最大值称为最大不动作电流.PTC 热敏电阻器主要参数详解 在25的静止空气中,指加在热敏
8、电阻器引出端的电压与达到热平衡的稳态条件下的电流之间的关系 （如图1)图1 伏-安特性绝缘热敏电阻:达到规定的绝缘阻值及电压验证测试的热敏电阻。非绝缘热敏电阻:不要求绝缘电压和绝缘阻值测试的热敏电阻。起始电流(Iin):在电路开关启动到闭合瞬间所出现的电流,即 Iin。峰值电流(Iinp-p): 起始电流(Iin)的峰-峰值。时间特性指热敏电阻器在施加电压过程中电流随时间的变化特性。(如图2)图2 电流-时间特性阻温特性：在规定电压下，PTC热敏电阻器的零功率电阻值与电阻本体温度之间的关系。（如图3）图3 阻温特性 额定零功率电阻值(R25 或 Rn)：指的是在25条件下的零功率电阻，除非客户
9、特别说明另一温度。 最小阻值（最小阻值（Rmin）：是指从常温25开始，温度曲线系列所对应的最小电阻值时，Rmin所对应的温度为Tmin。开关温度(Tc)：当阻值开始呈现阶跃性增加时的温度为开关温度，即当阻值升至2倍开关温度最小电阻值（Rmin）时所对应的温度，也称居里温度。 最大工作电压(Vmax)：在最高允许环境温度下，PTC热敏电阻器能持续承受的最大工作电压。 最大电流（最大电流（Imax）：指在最大工作电压下，允许通过PTC热敏电阻器的最大电流。） 不动作电流(Int)：不动作电流即额定电流或保持电流，指在规定的时间和温度条件下，不动作电流不导致PTC热敏电阻器呈现高阻态的最大电流。动
10、作电流(It)：指在规定的时间和温度条件下，使PTC热敏电阻器阻值呈阶跃型增加动作电流时的最小电流。 最大电压下的温度范围：PTC 热敏电阻器在最大电压下仍能连续工作的环境温度范围。 最大电压下的温度范围耗散系数（耗散系数（）：PTC热敏电阻器中功率耗散的变化量与元件相应温度变化量之比，称为耗散系数(mw/)。=P/（T-Tr）耐压值：指在规定的时间和温度条件下，PTC热敏电阻器能承受的最大电压，超过这耐压值个电压，PTC热敏电阻器将击穿。热时间常数（ 热时间常数（）：在静止的空气中，PTC热敏电阻器从自身温度变化到与环境温度之差的63.2%时所需的时间。残余电流(Ir)：指在最大工作电压下，
11、PTC热敏电阻器阻值跃变后，热平衡状态下的残余电流电流。温度系数：一般指R1、R2 所对应的温度即是 T1、T2，分别比居里温度高10和25。最小阻值时的温度（最小阻值时的温度（TRmin）：最小阻值Rmin出现时所对应的温度。）上限温度（UCT）：热敏电阻可继续工作时的最大环境温度。 下限温度（LCT）：热敏电阻可继续工作时的最小环境温度。 热敏电阻器(thermistor)型号 MZ、MF：热敏电阻器是一种对温度反应较敏感、阻值会随着温度的变化而变化的非线性电阻器，通常由单晶、多晶半导体材料制成。文字符号：“RT”或“R”热敏电阻器的种类：A按结构及形状分类圆片形（片状）、圆柱形（柱形）、
12、圆圈形（垫圈形）等多种热敏电阻器。 B按温度变化的灵敏度分类高灵敏度型（突变型）、低灵敏度型（缓变型）热敏电阻 器。C按受热方式分类直热式热敏电阻器、旁热式热敏电阻器。 D按温变（温度变化）特性分类正温度系数（PTC）、负正温度系数（NTC）热敏电阻器。 热敏电阻器的主要参数：热敏电阻器的主要参数：除标称阻值、额定功率和允许偏差等基本指标外，还有如下指标：测量功率：1）指在规定的环境温度下，电阻体受测量电源加热而引起阻值变化不超过 0.1时所消耗的功率。 2）材料常数：是反应热敏电阻器热灵敏度的指标。通常，该值越大，热敏电阻器的灵 敏度和电阻率越高。 3）电阻温度系数：表示热敏电阻器在零功率条
13、件下，其温度每变化 1所引起电阻值 的相对变化量。 4）热时间常数：指热敏电阻器的热惰性。即在无功功率状态下，当环境温度突变时，电阻体温度由初值变化到最终温度之差的63.2所需的时间。 5）耗散系数：指热敏电阻器的温度每增加1所耗散的功率。 6）开关温度：指热敏电阻器的零功率电阻值为最低电阻值两倍时所对应的温度。 7）最高工作温度：指热敏电阻器在规定的标准条件下，长期连续工作时所允许承受的 最高温度。 8） 标称电压：指稳压用热敏电阻器在规定的温度下，与标称工作电流所对应的电压值。 9）工作电流：指稳压用热敏电阻器在在正常工作状态下的规定电流值。 10）稳压范围：指稳压用热敏电阻器在规定的环境
14、温度范围内稳定电压的范围值。 11）最大电压：指在规定的环境温度下，热敏电阻器正常工作时所允许连续施加的最高电压值。 12）绝缘电阻：指在规定的环境条件下，热敏电阻器的电阻体与绝缘外壳之间的电阻 值。 正温度系数热敏电阻器（PTCpositive temperature coefficient thermistor）结构用钛酸钡（BaTiO3）、锶（Sr）、锆（Zr）等材料制成的。属直热式热敏电阻器。特性电阻值与温度变化成正比关系，即当温度升高时电阻值随之增大。在常温下，其电 阻值较小，仅有几欧姆几十欧姆；当流经它的电流超过额定值时，其电阻值能在几秒钟内迅速增大至数百欧姆数千欧姆以上。作用与应
15、用广泛应用于彩色电视机消磁电路、电冰箱压缩机启动电路及过热或过电流保 护等电路中、还可用于电驱蚊器和卷发器、电热垫、暖器等小家电中。 负温度系数热敏电阻器（NTCnegative temperature coefficient thermistor） 结构用锰（Mn）、钴（Co）、镍（Ni）、铜（Cu）、铝（Al）等金属氧化物（具有半导 体性质）或碳化硅（SiC）等材料采用陶瓷工艺制成的。特性电阻值与温度变化成反比关系，即当温度升高时，电阻值随之减小。作用与应用广泛应用于电冰箱、空调器、微波炉、电烤箱、复印机、打印机等家电及办 公产品中，作温度检测、温度补偿、温度控制、微波功率测量及稳压控制用。2.热敏电阻式传感器分类2.1正温度系数PTC热敏电阻器PTC的意思是正的温度系数的缩写，泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。热敏电阻PTC是一种半导体发热陶瓷，当外界温度降低，PTC的电阻值随之减小，发热量反而会相应增加。PTC的工作原理PTC热敏电阻(正温度系数热敏电阻)是一种具温度敏感性的
