ntc热敏电阻在风速测量、液位测量中的应用

ntc热敏电阻自热及耗散系数的特性  

       测量耗散系数δ时，“国标”要求在静止的空气中进行。通常是在规定容器的玻璃框罩内进行测量。当我们做实验时可以观察到一些现象，在一个空气相对稳定（感 觉不到流动的空气）的室内，玻璃框内的温度与室温一致。先测量零功率电阻值，当摘掉玻璃框罩后，电阻值未发生变化；然后测量耗散系数，当自热达到热平衡 时，即通过NTC的电流和它的端电压呈稳定状态，当摘掉玻璃框罩后，电流或端电压出现波动，失去稳定状态。说明室内微弱的同温度气流影响了耗散系数，而未 影响零功率电阻值。显然，NTC热敏电阻产生自热之后出现对流动空气的敏感反映，这是一个可以利用的特性。

ntc热敏电阻液位测量方面的工作原理

       气体和液体是明显不同的介质， 运用NTC热敏电阻在对它们进行测量时，如果可以分辨出这两种介质，就解决了液位测量的问题。NTC在非自热状态也就是零功率状态下测量温度时，是无法根据测量结 果判断被测对象的是什么介质。当NTC处于自热状态时，在介质温度相同的情况下，NTC热敏电阻在不同的介质中耗散系数（δ）是不同的，当NTC热敏电阻被置于不同的介质 中时，相同电气条件下会出现不同的电性能反映，这是测量液位的基本依据。

       以相同温度的水和空气为例，在同一电气条件下，例如给NTC提供一个恒定电流，使其在空气中产生自热，热平衡之后NTC两端电压相对稳定，接着，将它放入 水中，两端电压上升。因为NTC从空气中进入水中后，温度下降，导致阻值上升，端电压升高。水的热容量是空气的2.5倍， NTC在水中的自热温度要达到与空气一样的自热温度需要2.5倍的功率。

       在实际的液位测量中，水和空气的温度往往不一致，当空气温度偏低，而水温偏高时，根据电压值的大小则无法判断NTC是在水中还是在空气中。然而，对于一个 温度点而言，NTC在水中和空气中分别有个两电压值，换言之，当我们知道一个温度点，同时又预先知道这个温度点上水和空气分别的电压值，就可以根据所测量 到的电压值判断NTC是在水中还是在空气中。也就是说，测量液位的过程中还必须同时测量温度，而一般情况下，NTC在自热状态下不能测量温度，这就需要增 加一个测量温度的NTC。利用两只NTC，一只处于非自热状态，另一只处于自热状态，经过电子电路的处理就可以对水位进行测量了。同理，其它气体和液体介 质的液位测量的问题都可以得到解决。

       需要指出，设计液位测量电路需要完成一些基础性的工作，原因是不同电路的NTC所处于的自热状态不一定一样，需要通过试验或计算获取测量温度范围内每个温 度点上两种介质的电气参数，为两个对应系列。通常，先明定测量方案，再确定电路，然后根据电路要求测量或计算出每个温度条件下两种介质的数据。有时模拟电 路需要绘制出NTC在两种介质的温度电压曲线（同一温度参照系中的曲线），而数字及单片机电路需要对两种介质的电气参数列表。

ntc热敏电阻风速测量原理

       根据上述对耗散系数δ测量的描述，NTC热敏电阻处于自热状态中对空气流动表现的敏感性，表明它具有测量风速的潜力。在同一温度和电气条件下，例如在稳定的室温环 境下，给NTC提供一个产生自热的恒定电流）。首先将NTC置于静止空气中，此时端电压最小，然后将风速由小到大逐渐增加，相应地，端电压逐渐升高。因为流动的空气使NTC热敏电阻的自热温度下降，阻值增加，空气流速越大，温度下降越明显，阻值增加更显著，反过来，当我们知道NTC热敏电阻自热下降的程度（端电压值的大 小）就可以知道风速的大小，这就是NTC热敏电阻测量风速的基本原理。

       实际测量时空气的温度是不同的，因为空气温度的下降也会导致自热温度的下降，所以测量风速的时候同时要测量空气温度。一旦知道空气温度，同时又知道在这一 温度条件下随风速增加而自热温度下降的参数（端电压值的大小），经过对这两个数据的处理就就可以完成对风速的测量。

       与液位测量一样，风速测量也要完成一些基础工作。不过，风速测量的基础或计算工作量比液位测量要多许多倍，液位测量只需获取两种介质不同温度下的参数，也 就是两组数据，而风速测量必需获取测量（风速、温度）范围内的每个温度点上不同风速的数据，为一个族系列。

ntc热敏电阻在其他场合的应用

       NTC热敏电阻除了用于温度测量之外，测量液位和风速也有许多可比优势，具有取代其它测量及控制方式的潜力。

       热水壶、咖啡壶、加湿器等家电的缺水报警都可以考虑采用NTC热敏电阻的液位测量技术。

       NTC热敏电阻还可以广泛应在测量风速及风量的场所，特点是不仅价格低廉，而且电路结构极为简单。例如：
①家用空调器的过滤网除尘提示。安装在出风口的NTC热敏电阻检测风速，当检测到的风速与风量挡位的风速相比降低到了规定的幅度，提示用户清洁过滤网；
②同样的思路也可以实现吸尘器的除尘提示；
③燃气热水器的排风监测。 当NTC检测到排风停止（或被堵）的故障时，切断气源及报警；
④ 冷气计量，对集中冷气供应系统进行单独计量，出风口安装的NTC计量风速（再考虑风口面积、平均风速等因素），能够实现集中供冷分别计费。