[实用新型]一种宽温区高精度NTC温度传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种温度传感器，尤其是一种测量温度范围宽的高精度NTC热敏电阻温度传感器，属于电子测温器件技术领域。

背景技术

用NTC热敏电阻做成的温度传感器具有一致性好、反应快、灵敏度高的特点，具有十分广泛的应用。

NTC热敏电阻的电阻值随着温度上升而指数下降，其阻温特性曲线可由以下数学表达式来描述：

R_T =R₀ exp（B/T）                             【公式1】

式中R_T 是温度为T（绝对温度）时的热敏电阻阻值，R₀是温度为T→∞（1/T→0）时的热敏电阻阻值。或者也可写成：

     【公式2】

式中R₁、R₂分别是温度为T₁、T₂（绝对温度）时的NTC热敏电阻的电阻值。式中的B值，也称为材料常数，其数值决定于热敏材料的物理特性，即材料的热敏性。不同的NTC热敏电阻材料成分，就有不同的B值。B值越大，NTC热敏电阻的电阻值随着温度的上升而下降的幅度就越大、变化越显著。但若B值很大，在低温区域电阻值随温度上升而下降就会非常大，电阻温度系数会很大，甚至可能有超过100% 的电阻温度系数，这样大的电阻温度系数是没有实用价值的。

由于NTC热敏电阻的材料特性，高B值的NTC热敏电阻在低温区域，电阻值往往也很大，在0℃以下的温度区间，其电阻值往往高达几百KΩ甚至上万KΩ。显然在低温区域使用NTC热敏电阻，低B值低阻值是比较好的选择。同样，在高温区域若选用低B值低阻值的NTC热敏电阻，电阻值随温度上升而下降就会非常小，电阻温度系数太小，用作温度传感器的灵敏度就显得不够了。

因此，如何能够利用NTC热敏电阻制作出测温精度高、范围宽的NTC温度传感器成为受到关注的研究课题。

发明内容

本实用新型的目的在于：针对上述现有技术关注的课题，提出一种测温精度高、范围宽，并且制作简单的宽温区高精度NTC温度传感器。

为了达到以上目的，申请人进行了深入研究。

如图1所示，一种NTC热敏电阻就有一种对应的温度特性曲线，在这个曲线上某一点作切线，其斜率就是这一点对应温度下的电阻温度系数。可以看出，在不同的温度下所作出的切线，其斜率是大不相同的。在低温段T1，切线的斜率太大，也即温度系数太大，没有实用价值。而在高温段T3，切线的斜率又太小，也即温度系数太小，测温的灵敏度不够，也不能满足实际使用要求。只有在温度段T2时，切线斜率适中，也即电阻温度系数适中，适合于温度的测量与控制。以上所述也可以用数学表达式来进一步说明：

在某一温度下，NTC热敏电阻的热敏性还可用电阻温度系数α_T来表示，α_T定义为当温度为T时温度每变化1℃电阻值的相对变化率，即：

    【公式3】

式中，α_T为对应于温度T的电阻温度系数，R_T为对应于温度T的电阻值。由公式1可得以下公式：

InR_T=InR₀+B/T                              【公式4】

并对T微分可得：

    【公式5】

式中，R₀为1/T→0时的电阻值，可视为常数。如设B在工作温度范围内也为常数，则公式5前两项对T的微分为零，从而有：

α_T= -B/T²                                                                   【公式6】

公式6表示，NTC热敏电阻的温度系数α_T在工作温度范围内并不是常数，而是随温度的变化而变化：温度越低，α_T越大；温度越高，α_T越小。