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熱敏電阻温度表

鎖定
自然界中的許多固體材料,根據其導電能力(電阻率)可分為三種類型,即導體、半導體和絕緣體。半導體的電阻率是介於絕緣體與導體之間,但它們之間並沒有一個截然的界限。某些半導體的電阻率與温度之間有顯著的依賴關係,而且其電阻温度係數為負值,這類半導體也稱為“熱敏電阻”。利用這種半導體材料作為感温元件的儀器,稱為熱敏電阻温度表(或半導體温度表)。 [1] 
中文名
熱敏電阻温度表 [1] 
外文名
thermistor thermometer [2] 
結    構
利用熱敏電阻作為感温元件的測温儀器 [1] 
測温原理
電阻值隨温度變化而變化 [1] 
適    用
適用於遠距離測量 [1] 
注意事項
製造工藝,環境條件 [1] 

熱敏電阻温度表簡介

在小氣候調查中,例如在研究冷氣流的厚度等工作時,需要觀測氣温的垂直分佈。在這種場合,可使用供遙測用的温度表。這類温度表的代表是熱電偶和熱敏電阻温度表。 [3] 
熱敏電阻温度表是電阻温度表的一種。這種温度表是利用金屬的電阻隨着温度的變化而變化的性質做成的。熱敏電阻是在幾種金屬氧化物的粉末中加進粘土、糊劑等鑄成。其温度電阻特性表現為,在低温情況下電阻大,而高温情況下電阻小。測温用的温度表在常温下為10千歐姆左右,温度係數為-4%左右,較普通的電阻温度表要大得多。因此,有導線電阻影響小、容易作遙測的特徵。在室外觀測氣温時,跟普通的温度表一樣,仍然需要安裝防輻射罩。 [1] 

熱敏電阻温度表使用材料

通常用來製造熱敏電阻的材料是金屬錳、鎂、鈷、鎳、鐵等的氧化物的混合體,例如二氧化鈦一氧化錳,氧化鎳一氧化錳等温合物。改變這些成分含量的比例,就可以改變其電導率、電阻温度係數以及其它特性。 [1] 
熱敏電阻温度表的感應元件為由幾種金屬氧化物混合燒結成的導體電阻,其電阻值通常幾十千歐,其電阻温度係數大,靈敏度高於金屬電阻温度表,但穩定性稍差。 [4] 

熱敏電阻温度表測温原理

測温熱敏電阻的原料是某些金屬氧化物的混合物,例如氧化鎂、氧化銅、氧化鈷和氧化鐵的混合物,在800~900℃的高温下燒結而成。
由於半導體是靠載流子而導電,而載流子是由熱運動激發的,温度越高,所激發的載流子越多,於是其電阻率減小。也就是説,其電阻温度係數是負的。實驗指出,在氣象測温範圍內,熱敏電阻電阻值RT與絕對温度T的關係如下式: [1] 

熱敏電阻温度表儀表特點

(1)熱敏電阻的温度係數約為金屬的10倍,所以有很高的靈敏度。 [1] 
(2)其感温元件的熱滯係數可以很小,也可以很大,因此其測温適用的範圍較廣。 [1] 
(3)由於其本身阻值高,靈敏度大,可以相應地減小延引導線温度變化及線路中接觸電阻等引起的誤差,故更適用於遠距離測量。 [1] 
(4)它的不足之處是:檢定線是非線性的,而且其測温特性的時間穩定性差。但使用中採取適當技術措施後,並不妨礙它的廣泛應用。 [1] 
(5)每個熱敏電阻的特性不同,所以一致性差,給使用帶來不便。 [1] 

熱敏電阻温度表注意事項

在小氣候觀測中,要求半導體温度表的特性具有一定時間的穩定性,而影響穩定性的因素有兩方面:首先是製造工藝,因此製造出的熱敏電阻元件必須經過人工老化。雖然國內工藝水平已能生產穩定的高質量熱敏電阻,但在較長時間使用過程中還應注意經常與玻璃温度表進行比較檢定,避免誤差。 [1] 
除元件本身的質量影響其穩定性外,使用儀器的環境條件也應注意。例如在野外農田觀測中,熱敏電阻元件表面附有凝結水,或環境濕度很大,都會影響其原檢定線的特性,因此在測定目的允許條件下,可適當採取防潮措施。 [1] 
參考資料
  • 1.    楊正明,金一鍔.農業氣象儀器原理:北京農業大學出版社,1989
  • 2.    國家機械工業局行業管理司,國家國內貿易局設備成套管理局.中國機電產品大辭典:機械工業出版社,1999
  • 3.    (日)小澤行雄,吉野正敏.小氣候調查方法:廣西人民出版社,1982
  • 4.    劉世平.實驗外彈道學:北京理工大學出版社,2016