配资之家歡迎您的到来!

歡迎進入雅休配资品牌官方網站!

|聯系我們|網站地圖

全國領先的敏感元件解決方案提供商

聯系我們

雅休配资
聯 系  人:湯小姐
公司電話:
公司傳真:
公司郵箱:663703246@qq.com
公司地址:江蘇省南京市栖霞區馬群科技園神馬路2号

行业新聞

當前位置:首頁 > 新聞资訊 > 行业新聞

了解、測量和使用熱敏電阻的熱時間常數

文章来源:雅休配资 人氣:6 發表時間:2019-02-23 11:30:42
熱敏電阻是非常精确的熱傳感器,通過其電阻来指示溫度。如果将熱敏電阻用作傳感器,隻需施加電壓、測量電流、然後将電阻轉換成溫度即可測量溫度。然而,熱敏電阻也可以用作電路中的可變電阻,通過增加或減小電阻来...
此文關鍵字:熱敏電阻

熱敏電阻是非常精确的熱傳感器,通過其電阻来指示溫度。如果将熱敏電阻用作傳感器,隻需施加電壓、測量電流、然後将電阻轉換成溫度即可測量溫度。然而,熱敏電阻也可以用作電路中的可變電阻,通過增加或減小電阻来影響行为,具體情況取決于溫度系數是正還是負。


對溫度變化作出響應需要時間,而測量該響應的主要參數是熱時間常數(TTC)。熱敏電阻的材料和組裝對熱時間常數有重大影響,因此工程師團隊進行了大量實验,以揭示熱時間常數的變化程度。然後我們會在實際應用中看到熱時間常數會産生怎樣的影響。


結構影響熱時間常數


熱時間常數是一種固有的器件特性,與環境變化率無關。在測量熱時間常數時,需要應用溫度變化,但如果變化太慢,那麼您測量的将是環境溫度的變化率,而不是傳感器的響應。因此,使用盡可能接近瞬間的溫度變化非常重要。


在整個響應過程中,響應速率不斷發生變化,随着器件在新溫度下接近穩态而逐漸減慢。等到达到真正的穩定狀态後才能使困難的測量實現标準化,因此将熱時間常數定義为溫度达到1/e或剛好超過完全過渡的63%所需的時間。


有幾個變量會影響熱時間常數:

• 熱敏電阻的質量
• 熱敏電阻的形狀(表面積與體積)
• 封裝所用的灌封材料
• 封裝熱敏電阻的外殼
• “環境”即熱敏電阻工作的氣體或液體的性質
• 測量熱時間常數所用的方法


如果我們是将不同的熱敏電阻材料進行比較,那麼材料的比熱以及溫度系數(正或負)也會産生影響。由于測量的所有器件都是燒結的過渡金屬氧化物(NTC材料),因此我們不考慮这些因素。燒結通過封閉不同氧化物顆粒之間的孔来影響電阻率和電阻溫度曲線的斜率以及穩定性。


測量方法至關重要,因此在比較不同熱敏電阻的熱時間常數時,要确保使用相同的測量方法,这一點極为重要。用絕對時間表示熱時間常數。因此,例如,如果某個器件的溫度變化为0C至100°C,而另一個器件的溫度變化隻有該變化的一半,那麼第一個器件(即使它與第二個器件完全相同)的測得熱時間常數會較短,因为熱時間常數是由溫差驅动的。


Ametherm研究的兩個主要變量是芯片尺寸(它影響質量和形狀)和封裝類型。第一個變量取決于傳感器本身,第二個變量則取決于傳感器周圍的材料。


測量設置影響熱時間常數

認真控制測量技術,确保測得熱時間常數的差異真實反映熱敏電阻的差異,而不會因測試方法的改變而影響測量。考慮因素包括:


• 進行測量的環境
• 環境中的氣流或液流(它通過将熱量導向或遠離被測設備来影響測量)
• 改變溫度的方式:改變某個環境溫度所需的時間太長,人为地延長了測得的熱時間常數。为了模拟盡可能接近瞬時的改變,更为有效的做法是讓兩種介質處于兩個不同的溫度,然後将熱敏電阻從一種介質快速移入另一種介質。與熱時間常數的值相比,熱敏電阻的前沿和後沿接觸新介質之間的時間上的微小差異通常是無關緊要的(就如同毫秒與秒的差異)。
• 傳感器“負載”,即它所承載的電流。

使用的設置包括所謂的斷頭台測試儀。它起到支撐的作用(類似斷頭台),将熱敏電阻固定在空中。空氣成为承載起始溫度的第一種介質。可進行連接以便加載熱敏電阻,測試開始之後,将熱敏電阻放到受控溫度不同于空氣溫度的液體(在本案中为礦物油)中。

放置之前熱敏電阻必須在空氣中达到穩定狀态。浸入時間必須考慮由負載電流造成的自發熱。因此拟定:


• 讓個環境都达到穩定狀态;加載器件,使其同時达到穩定狀态
• 一旦达到穩定狀态,就開始測量
• 将該器件放到測試介質中
• 随着溫度變化測量響應情況


測量結果


首先比較了具有不同芯片尺寸的兩個熱敏電阻;其中一個的質量是另一個的十倍。該測試将熱敏電阻從25°C的空氣中快速移入0°C的礦物油中。結果如下表所示。



正如預期的那樣,較大的質量需要冷卻的時間較長,從而導致熱時間常數較長。過渡曲線如下面照片所示。




接下来,使用質量幾乎完全相同的熱敏電阻測試兩種不同類型的封裝。一個封裝在玻璃中,另一個封裝在黑色環氧樹脂中。進行兩次測試,一次是冷卻,一次是加熱,結束溫度分别为9℃和41℃。結果如下表所示。



結果表明玻璃是比環氧樹脂更好的熱導體。響應照片如下圖示。



这些測試強調,在为給定的熱時間常數選擇器件時,必須考慮結構和測試方法,以确保以後不會出現意外。


为什麼熱時間常數至關重要


为了說明这個指标为何如此重要,該團隊整理了一個示例設計:火災探測電路。这里的關鍵問題是,熱敏電阻變熱後需要多長時間才能确定出現了問題并發出警報?这種延遲是熱時間常數的正比例函數。




實際實施可能需要采取一種讓警報在一定溫度下靜音的方法。


熱敏電阻在該電路中的作用是作为分壓器中的上電阻。在这種情況下,您需要使用具有負溫度系數的器件,即電阻随溫度升高而減小的器件。随着上電阻的減小,分壓電壓上升,最終通過晶體管開啟警報。


在此類應用中,人們會選擇具有低熱時間常數的熱敏電阻。當火勢迅速升級時,幾秒鐘都至關重要;使用錯誤的熱敏電阻可能會使生命或财産處于危險境地。


選擇适合作业的熱時間常數


總之,熱時間常數是熱敏電阻的基本特性,必須根據應用進行選擇。熱敏電阻的構造(材料、尺寸和結構)對熱時間常數有重大影響。熱時間常數的測量方法也會影響測得的熱時間常數值。選擇熱敏電阻時,重要的是要知道需要什麼響應并相應地選擇熱敏電阻。當比較熱敏電阻之間的熱時間常數時,确保它們在相同條件下進行測量,这一點也很重要。


随着傳感器的激增,熱敏電阻将面臨全新應用與創新。選擇特性合适的熱敏電阻将有助于避免以後重新設計工作。

相關资訊
推薦産品

24小時免费服務熱線:18927410718

湯小姐:18927410718
電 話:
郵 箱:663703246@qq.com
地 址:江蘇省南京市栖霞區馬群科技園神馬路2号

掃描二維碼關注微信掃描二維碼關注微信

掃描二維碼手機官網掃描二維碼手機官網