基于非平衡电桥的NTC热敏电阻测量校正

第一个NTC热敏电阻是法拉第在1833年研究硫化银的半导体特性时发现的。直到1932年德国才首先采用氧化納制成NTC(Negalive temperature_efficienl负温度系数) 热敏电阻，之后经过数十年的技本改进，热敏电阻现已广泛应用于测量测试领域, NTC热敏电阻的阻值随温度的升高呈现非线性的指数降低关系，其工作温度范围一般在_50_150℃之间，热敏电阻与金属热电阻相比，具有热敏系数大(-1%-_6%/℃) ，常温下电阻值较大(一般在数千欧船以上) 。结构简单，价格低廉，适于动态测量的特点。在测试和自动控制領域得到广泛应用。从元件的功能来看，热敏电阻主要有温度补偿、抑制浪涌电流和温度测量等功能，但其阻温关系存在非线性。因此在进行精度较高的大范围温度测量中，常要进行较复杂的分段线性校正或补偿。

1. NTC热敏电阻阻温特性及标定

热敏电阻的温度特性可以用经验公式表示：

图1. NTC热敏电阻的R-T特性曲线

其中，T为开尔文温度。

Rx-规定温度为T时，测得的热敏电阻为零功率阻值，单位为hΩ；

R-标称电阻值，指的是To为25℃（298K）时测得的零功率电阻值；

B-B值，为热敏常数，定义为两个温度下测得的零功率电阻值的自然对数之差与这两个温度倒数之差的比值，其值一般由生产配方决定，数值一般在2000-7000K内。

对B值的标定时，可以对上面所提到的公式进行变换为：

2. 非平衡电桥原理及热敏电阻的测量校正

根据电桥工作时是否平衡可将电桥分为平衡电桥和非平衡电桥。平衡电桥通过比较桥路中待测电阻Rx与标准电阻R，从而得到待测电阻Rx值，而在实际的工程测试中，很多待测物理量是连续变化的，将相应的阻值变化元件放置在电桥的待测电阻桥臂上时，电桥多处于非平衡的工作状态，故利用电桥输出的非平衡电压可以对引起待测电阻变化的其他物理量进行测量。其原理如图2所示：AB为供电电压 Ui 输入端，CD为测量电压Uo输出端。

图2.电桥原理

3. 总结

NTC 热敏电阻具有热敏系数大,常温下电阻值较大，结构简单，价格低廉的特点，在测试和自动控制领域得到广泛应用。但由于其阻温特性具有指数特点，在大的温度范围内测量时，必须采用分段线性校准, 本文通过计算与实验证明，等臂电桥在非平衡状态下的的输出电压与待测臂的电阻值满足1/3<,Rx/ft<3时，电压 Uo与 Rx的关系具有与 NTC热敏电阻阻温特性互补的特点. 利用该特点可对一定温度范围内的热敏电阻的输出特性进行校正, 达到线性测量的目的。