ch熱電式傳感器及其應(yīng)用實用PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1ch熱電式傳感器及其應(yīng)用實用熱電式傳感器及其應(yīng)用實用 熱電式傳感器：測量溫度的裝置或器件 利用材料或組件與溫度有關(guān)的物理特性，將溫度變化轉(zhuǎn)換為電信號變化 熱電偶傳感器熱電阻傳感器熱敏電阻傳感器第1頁/共127頁n掌握熱敏電阻的電阻溫度特掌握熱敏電阻的電阻溫度特性性n會使用分度表會使用分度表第2頁/共127頁7.1 熱電偶傳感器第3頁/共127頁特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、精度高、熱慣性小，可測局部溫度和便于遠(yuǎn)程傳送等優(yōu)點(diǎn)。使用不同材質(zhì)制成的熱電偶系列，可以滿足-200近3000溫度測量的需要 由A、B兩種導(dǎo)體串接成一閉合回路，將溫度轉(zhuǎn)換成熱電勢的裝置稱為熱電偶。第4頁/共127頁接觸電勢

2、溫差電勢接 觸 電勢一、 熱電偶工作原理 兩種不同的導(dǎo)體A和B串接成圖示閉合回路，當(dāng)兩個接觸端存在溫差TT0時，回路中就有電流產(chǎn)生，即回路中會產(chǎn)生熱電勢，這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng)。1、熱電效應(yīng)： 熱電勢由兩種材料的接觸電勢（帕爾貼電勢）和單一材料的溫差電勢（湯姆遜電勢）決定.第5頁/共127頁(1)接觸電勢（帕爾貼電勢）含義：由于兩種不同導(dǎo)體的自由電子密度不同而在接觸處形成的電動勢。接觸電勢的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)。第6頁/共127頁回路總接觸電勢BAABABnnTTekTETEln)()()(00接觸電動勢的數(shù)值： lnAABBnkTETen00lnAABBkTnETen接觸電勢的

3、大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)。第7頁/共127頁同一導(dǎo)體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種電動勢。 (2) 溫差電動勢T0TdT 這個電勢的大小只與A、B材料和兩結(jié)點(diǎn)溫度(T，T0)有關(guān) 第8頁/共127頁00( ,)TBBTe T TdTeA(T，T0)導(dǎo)體A兩端溫度為T、T0時形成的溫差電動勢；T，T0高低端的絕對溫度； A湯姆遜系數(shù)，表示導(dǎo)體A兩端的溫度差為1時所產(chǎn)生的溫差電動勢，例如在0時，銅的 =2V/。dTTTeTTAA0),(0對于A、B導(dǎo)體構(gòu)成的閉合回路，總的湯姆遜電勢將為 000( ,)( ,)()TABABTET TET TdT這個電勢的大小只與A、B材料和兩結(jié)點(diǎn)溫度(

4、T，T0)有關(guān) 第9頁/共127頁熱電偶回路中產(chǎn)生的總熱電勢 第10頁/共127頁000()( , )ln()TAABABTBk TTneT TdTen0),(0TTeAB第11頁/共127頁 00,TETETTEABABAB第12頁/共127頁 依據(jù)上述原理，采用兩種不同導(dǎo)體的組成為熱電偶。 采用焊接方法將兩種材料的接點(diǎn)連接在一起，接點(diǎn)稱為測溫端或工作端。 在測溫時，將其置入被測溫場中。當(dāng)被測溫場的溫度確定時，兩種材料未連接端的溫度確定熱電偶電勢的大小。一般要求未連接端恒定在某一溫度，將其稱為參考端。 接觸電勢溫差電勢熱電偶原理圖TT0AB熱端冷端測量端或工作端參考端或自由端第13頁/共12

5、7頁2. 熱電偶基本定律 兩種均質(zhì)金屬組成的熱電偶的電勢大小與熱電極的直徑、長度及沿?zé)犭姌O長度方向上的溫度分布無關(guān)，只與熱電極材料和溫度有關(guān)。 均質(zhì)導(dǎo)體定律 如果材質(zhì)不均勻，則當(dāng)熱電極上各處溫度不同時，將產(chǎn)生附加熱電勢，造成無法估計的測量誤差。因此，熱電極材料的均勻性是衡量熱電偶的重要指標(biāo)之一。第14頁/共127頁在熱電偶回路中接入另一種導(dǎo)體稱中間導(dǎo)體C，只要中間導(dǎo)體的兩端溫度相同，熱電偶回路總電動勢不受中間導(dǎo)體接入的影響。 TTABCABCABABCdTTeTeTeTTE0000),(0),(0000000TTABCABCABTTABCdTTeTeTeTTE000BCCAABeTeTeT 第

6、15頁/共127頁 000( ,)TABCABABBATET TeTeTdT0( ,)ABET T第16頁/共127頁應(yīng)用:第17頁/共127頁 ),(),(),(00TTETTETTTEnBAnABnBAAB),(),(),(00TTETTETTTEnABnABnAB當(dāng)A與A、B與B材料分別相同，則有熱電偶兩接點(diǎn)（溫度為T、T0）間的熱電勢，等于熱電偶在溫度為T、Tn時的熱電勢與在溫度為Tn、T0時的熱電勢的代數(shù)和（ ）(Tn稱中間溫度)。第18頁/共127頁 根據(jù)這個定律，可以連接與熱電偶熱電特性相近的導(dǎo)體，將熱電偶冷端延伸到溫度恒定的地方，這就為熱電偶回路中應(yīng)用補(bǔ)償導(dǎo)線提供了理論依據(jù)。

7、該定律是參考端溫度計算修正法的理論依據(jù)。在實際熱電偶測溫回路中, 利用熱電偶這一性質(zhì), 可對參考端溫度不為0的熱電勢進(jìn)行修正。第19頁/共127頁),(- ),(),(0BC0C0TTETTETTEAAB第20頁/共127頁熱電偶材料應(yīng)滿足：l 物理性能穩(wěn)定，熱電特性不隨時間改變；l 化學(xué)性能穩(wěn)定，以保證在不同介質(zhì)中測量時不被腐蝕；l 熱電勢高，導(dǎo)電率高，且電阻溫度系數(shù)小；l 便于制造；l 復(fù)現(xiàn)性好，便于成批生產(chǎn)。二、 熱電偶的種類與結(jié)構(gòu)第21頁/共127頁熱電極(偶絲)是熱電偶的主要組件，特點(diǎn)： 有較大的輸出熱電勢及良好的線性關(guān)系； 穩(wěn)定的化學(xué)及物理性能； 電阻溫度系數(shù)小，電導(dǎo)率高； 材料要

8、有一定的韌性，以利于制作等。根據(jù)不同測溫需要，現(xiàn)在常用熱電偶類型有：（1） 一般金屬型：鎳鉻-鎳硅、銅-康銅、鎳鉻-康銅等；（2） 貴金屬型 ：鉑銠-鉑、鉑銠-鉑銠、銥銠-銥等；（3） 準(zhǔn)熔金屬型：鎢錸-鎢錸等熱電偶。第22頁/共127頁 1鉑鉑銠熱電偶(S型) 分度號LB3工業(yè)用熱電偶絲：0.5mm，實驗室用可更細(xì)些。正極：鉑銠合金絲,用90鉑和10銠(重量比)冶煉而成。負(fù)極：鉑絲。測量溫度：長期：1300、短期：1600。特點(diǎn)：n 材料性能穩(wěn)定，測量準(zhǔn)確度較高；可做成標(biāo)準(zhǔn)熱電偶 或基準(zhǔn)熱電偶。用途：實驗室或校驗其它熱電偶。n 測量溫度較高，一般用來測量1000以上高溫。n 在高溫還原性氣體

9、中（如氣體中含Co、H2等）易被侵 蝕，需要用保護(hù)套管。n 材料屬貴金屬，成本較高。n 熱電勢較弱。 （一）熱電偶常用材料第23頁/共127頁 2鎳鉻鎳硅(鎳鋁)熱電偶(K型) 分度號EU2 工業(yè)用熱電偶絲： 1.22.5mm，實驗室用可細(xì)些。 正極：鎳鉻合金(用88.489.7鎳、910鉻，0.6硅，0.3錳，0.40.7鈷冶煉而成)。 負(fù)極：鎳硅合金(用95.797鎳,23硅,0.40.7鈷冶煉而成)。測量溫度：長期1000，短期1300。 特點(diǎn)：u 價格比較便宜，在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。u 高溫下抗氧化能力強(qiáng)，在還原性氣體和含有SO2， H2S等氣體中易被侵蝕。u 復(fù)現(xiàn)性好，熱電勢大，但精度不

10、如WRLB。 第24頁/共127頁工業(yè)用熱電偶絲:1.22mm，實驗室用可更細(xì)些。正極：鎳鉻合金負(fù)極：考銅合金（用56銅，44鎳冶煉而成）。測量溫度：長期600，短期800。特點(diǎn)：l 價格比較便宜，工業(yè)上廣泛應(yīng)用。l 在常用熱電偶中它產(chǎn)生的熱電勢最大。l 氣體硫化物對熱電偶有腐蝕作用。考銅易氧化變 質(zhì)，適于在還原性或中性介質(zhì)中使用。 3鎳鉻考銅熱電偶(E型) 分度號為EA2第25頁/共127頁正極：鉑銠合金（用70鉑，30銠冶煉而成）。負(fù)極：鉑銠合金（用94鉑，6銠冶煉而成）。測量溫度：長期可到1600，短期可達(dá)1800。特點(diǎn)：l 材料性能穩(wěn)定，測量精度高。l 還原性氣體中易被侵蝕。l 低溫?zé)?/p>

11、電勢極小，冷端溫度在50以下可不加補(bǔ)償。l 成本高。 4鉑銠30鉑銠6熱電偶(B型) 分度號為LL2第26頁/共127頁幾種持殊用途的熱電偶 （1）銥和銥合金熱電偶 如銥50銠銥10釕熱電偶它能在氧化氣氛中測量高達(dá)2100的高溫。 （2）鎢錸熱電偶 是60年代發(fā)展起來的，是目前一種較好的高溫?zé)犭娕迹墒褂迷谡婵斩栊詺怏w介質(zhì)或氫氣介質(zhì)中，但高溫抗氧能力差。國產(chǎn)鎢錸-鎢錸20熱電偶使用溫度范圍3002000分度精度為1。 （3）金鐵鎳鉻熱電偶 主要用在低溫測量，可在2273K范圍內(nèi)使用，靈敏度約為10V。 第27頁/共127頁（6）銅康銅熱電偶，分度號MK 熱電偶的熱電勢略高于鎳鉻-鎳硅熱電偶，約

12、為43V/。復(fù)現(xiàn)性好，穩(wěn)定性好，精度高，價格便宜。缺點(diǎn)是銅易氧化，廣泛用于20K473K的低溫實驗室測量中。 （5）鐵康銅熱電偶，分度號TK 靈敏度高，約為53V/，線性度好，價格便宜，可在800以下的還原介質(zhì)中使用。主要缺點(diǎn)是鐵極易氧化，采用發(fā)藍(lán)處理后可提高抗銹蝕能力。 （4）鈀鉑銥15熱電偶 是一種高輸出性能的熱電偶，在1398時的熱電勢為47.255mV，比鉑鉑銠10熱電偶在同樣溫度下的熱電勢高出3倍，因而可配用靈敏度較低的指示儀表，常應(yīng)用于航空工業(yè)。第28頁/共127頁將兩熱電極的一個端點(diǎn)緊密地焊接在一起組成接點(diǎn)就構(gòu)成熱電偶。熱電偶的結(jié)構(gòu)形式有：普通型熱電偶鎧裝型熱電偶薄膜熱電偶 （二

13、）、熱電偶的結(jié)構(gòu)第29頁/共127頁普通型熱電偶結(jié)構(gòu)：在測量時將測量端插入被測對象的內(nèi)部，主要用于測量容器或管道內(nèi)氣體、流體等介質(zhì)的溫度。其結(jié)構(gòu)主要包括：熱電極、絕緣子、保護(hù)管套、接線盒和安裝法蘭等。 第30頁/共127頁 優(yōu)點(diǎn)：測溫端熱容量小，動態(tài)響應(yīng)快；機(jī)械強(qiáng)度高，撓性好，可安裝在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的裝置上。 鎧裝型熱電偶：由熱電偶絲、 絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)拉伸加工而成的堅實組合體, 它可以做得很細(xì)很長, 使用中隨需要能任意彎曲。第31頁/共127頁在露頭型的測量端，套上一個保護(hù)帽，用銀焊密封起來 碰底型 不碰底型 露頭型 帽型測量端和套管焊在一起，動態(tài)響應(yīng)比不碰底型快，比露頭型慢測量端封閉在套

14、管內(nèi)，熱電極與套管之間相互絕緣，這是種最常用的形式測量端暴露在套管外，動態(tài)響應(yīng)好，僅在干燥的非腐蝕性的介質(zhì)中使用第32頁/共127頁薄膜熱電偶：采用真空鍍膜技術(shù)，將電偶材料沉積在絕緣材料表面，構(gòu)成的熱電偶稱為薄膜熱電偶 測量范圍為-200500：熱電極材料多采用銅-康銅、鎳鉻-銅等，用云母作絕緣基片，主要適用于各種表面溫度的測量; 測量范圍為5001800：熱電極材料多用鎳鉻-鎳硅、鉑銠-鉑等，用陶瓷作基片。 第33頁/共127頁 特點(diǎn)：熱接點(diǎn)很?。╩），具有熱容量小、反應(yīng)速度快（s），適用于微小面積上的表面溫度以及快速變化的動態(tài)溫度測量。 第34頁/共127頁三、 熱電偶的冷端處理與溫度補(bǔ)償

15、 熱電偶的熱電勢大小不僅與熱端溫度的有關(guān)，而且也與冷端溫度有關(guān)，當(dāng)冷端溫度恒定，通過測量熱電勢的大小可以得到熱端的溫度。 當(dāng)熱電偶冷端處在溫度波動較大的地方時，必須首先使用補(bǔ)償導(dǎo)線將冷端延長到一個溫度穩(wěn)定的地方，再考慮將冷端處理為。（第35頁/共127頁()MLMLHLHLEEttttEE第36頁/共127頁K型熱電偶分度表K 參考端溫度：0 整10度值 0102030405060708090003977981203161120222436285032663681100409545084919532757336137653969397338773720081378537893893419745

16、101511056010969113811179330012207126231303913456138741429214712151321555215974400163951681817241176641808818513189381936319788202145002064021066214932191922346227722319823624240502447660024902253272575126176265992702227445278672828828709700291282954729965303833079931214316293204232455328668003327733

17、686340953450234909353143571836121365243692590037325377243812238519389153931039703400964048840879100041269416574204542432428174320243585439684434944729110045108454864586346238466124698547356477264809548462120048828491924955549916502765063350990513445169752049130052398530935309353439537825412554466548

18、07第37頁/共127頁第38頁/共127頁第39頁/共127頁第40頁/共127頁 + + 第41頁/共127頁 把參考端實際溫度Tn乘上系數(shù)k，加到由EAB(T，Tn)查分度表所得的溫度上，成為被測溫度T。3、補(bǔ)正系數(shù)修正法TTnkTk為熱電偶的修正系數(shù)，見表第42頁/共127頁k為熱電偶的修正系數(shù)，見表測量端溫度測量端溫度( (0 0C)C)熱電偶類別熱電偶類別銅銅康銅康銅鎳鉻鎳鉻康銅康銅鐵鐵考銅考銅鎳鉻鎳鉻鎳硅鎳硅鉑銠鉑銠1010- -鉑鉑0 020201001002002003003004004005005006006007007008008009009001000100011001

19、10012001200130013001400140015001500160016001.001.001.001.000.860.860.770.770.700.700.680.680.650.650.650.651.001.001.001.000.900.900.830.830.810.810.830.830.780.780.780.780.800.800.800.801.001.001.001.001.001.001.001.000.990.990.990.990.980.981.021.021.001.000.910.910.820.820.840.841.001.001.001.001

20、.001.001.001.000.980.980.980.981.001.001.001.000.960.961.001.001.001.001.071.071.111.111.001.001.001.000.820.820.720.720.690.690.660.660.630.630.620.620.600.600.590.590.560.560.550.550.530.530.530.530.520.520.520.520.530.530.530.53第43頁/共127頁對上例，參考端在室溫環(huán)境Tn=30中，儀表測得的熱電勢為EAB(T，30)28.344mV，查此熱電偶分度表知，溫度T

21、681，冷端溫度Tn30，查表k1，則真實溫度 T681130711()與熱電勢修正法所得幾乎結(jié)果一致。因此，這種方法在工程上應(yīng)用較為廣泛 第44頁/共127頁根據(jù)連接導(dǎo)線定律，熱電偶回路的熱電勢為),(),(),(00TTETTETTTEnBAnABnBABA合理選擇導(dǎo)線A和B 與熱電偶A和B相似，將參考端從Tn延伸到T0處 ，有：00( ,)( ,)( ,)nABABABnABnET T TET TET TABBA4、補(bǔ)償導(dǎo)線（延伸熱電極法） :第45頁/共127頁5、冷端溫度補(bǔ)償器 補(bǔ)償電橋的4個橋臂中有一個臂是銅電阻作為感溫元件，其余3臂由阻值恒定的錳銅制成，串接在熱電偶回路中 電橋輸

22、出的直流信號和參考端溫度Tn的關(guān)系應(yīng)與配用的熱電偶的熱電特性一致。不平衡的電橋產(chǎn)生的電勢正好為EAB(Tn，T0)，輸出的電壓使參考端不是0時，得到自動補(bǔ)償。冷端溫度補(bǔ)償器的直流電壓應(yīng)隨參考端溫度Tn 的變化而變化，并且在補(bǔ)償溫度范圍內(nèi)。 第46頁/共127頁6. 軟件處理法 對于智能監(jiān)測系統(tǒng)，不必全靠硬件進(jìn)行熱電偶冷端處理。 T0恒定情況：在采樣后加一個與冷端溫度對應(yīng)的常數(shù)即可。 T0波動情況：利用熱敏電阻或其它傳感器把冷端溫度T0輸入計算機(jī)，按照運(yùn)算公式設(shè)計一些程序以便自動修正。第47頁/共127頁 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：工藝上比較成熟，能批量生產(chǎn)、性能穩(wěn)定、應(yīng)用廣泛，具有統(tǒng)一分度表并已列入國際和

23、國家標(biāo)準(zhǔn)文件中的熱電偶。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶可以互相交換，精度有一定的保證。 國際電工委員會（IEC）共推薦了8種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶 ：按分度號主要有S、R、B、N、K、E、J、T等8種。S、R、B屬于貴金屬熱電偶N、K、E、J、T屬于廉金屬熱電偶。 第48頁/共127頁熱電偶種類優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)B適于測量1000以上的高溫常溫下熱電動勢極小，可不用補(bǔ)償導(dǎo)線抗氧化、耐化學(xué)腐蝕在中低溫領(lǐng)域熱電動勢小，不能用于600以下靈敏度低熱電動勢的線性不好R、S精度高、穩(wěn)定性好，不易劣化抗氧化、耐化學(xué)腐蝕可作標(biāo)準(zhǔn)靈敏度低不適用于還原性氣氛(尤其是H2、金屬蒸氣)熱電動勢的線性不好價格高N熱電動勢線性好1200以下抗氧化性能良好短

24、程表序結(jié)構(gòu)變化影響小不適用于還原性氣氛同貴金屬勢電偶相比時效變化大K熱電動勢線性好1000下抗氧化性能良好在廉金屬熱電偶中穩(wěn)定性更好不適用于還原性氣氛同貴金屬熱電偶相比時效變化大因短程有序結(jié)構(gòu)變化而產(chǎn)生誤差E在現(xiàn)有的熱電偶中，靈敏度最高同J型相比，耐熱性能良好兩極非磁性不適用于還原性氣氛熱導(dǎo)率低具有微滯后現(xiàn)象J可用于還原性氣氛熱電動勢較K型高20%左右鐵正極易生銹熱電特性漂移大T熱電動勢線性好低溫特性好產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性好可用于還原性氣氛使用溫度低銅正極易氧化熱傳導(dǎo)誤差大第49頁/共127頁五、熱電偶應(yīng)用1、數(shù)字式溫度表 數(shù)字式溫度表由前置放大、線性化電路、A/D轉(zhuǎn)換器和顯示電路部分組成。 非線性

25、校正：硬件校正法、計算機(jī)進(jìn)行軟件校正。03VA/D轉(zhuǎn)換顯示CPU第50頁/共127頁2、爐溫測量控制系統(tǒng)溫度給定值A(chǔ)DC0809功 率放大器 8051 單 片 機(jī)DAC0832晶閘管調(diào)壓器晶閘管溫 度顯示電路濾波電路放大電路熱電偶加熱爐第51頁/共127頁 7.2 熱電阻傳感器第52頁/共127頁 熱電阻傳感器是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性，對溫度和溫度有關(guān)的參數(shù)進(jìn)行檢測的裝置。根據(jù)阻值和溫度的變化規(guī)律分類第53頁/共127頁一、金屬熱電阻 熱電阻效應(yīng)：物質(zhì)的電阻隨溫度變化而變化的現(xiàn)象。 )1 (320CtBtAtRRt金屬導(dǎo)體在t和0時的電阻值 A、B、C是金屬導(dǎo)體電阻溫度系數(shù)，在一定的溫

26、度范圍內(nèi)，A、B、C可近似地視為一個常數(shù) 第54頁/共127頁熱電阻傳感器的優(yōu)點(diǎn)：1.測量精度高；2.有較大的測量范圍；3.易于使用在自動測量和遠(yuǎn)距離測量中。4.與熱電偶相比，沒有參比端的誤差問題。熱電阻傳感器：根據(jù)熱電阻效應(yīng)制成的傳感器。第55頁/共127頁2. 常用熱電阻目前最常用的熱電阻有鉑熱電阻和銅熱電阻。 第56頁/共127頁(1) 鉑熱電阻（200650） 鉑熱電阻的特點(diǎn)是精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠，在溫度傳感器中得到了廣泛應(yīng)用。鉑熱電阻的特性方程： Rt=R01+At+Bt2+Ct3(t-100) -2000溫度范圍內(nèi):0650的溫度范圍內(nèi)： Rt = R0(1+At+Bt2)

27、A=3.9710-13/ B=-5.8510-7/2 C=-4.2210-12/4 熱電阻在溫度t時的電阻值與0時的電阻值R0有關(guān)，與溫度t有關(guān)第57頁/共127頁 在實際測量中，只要測得熱電阻的阻值Rt，便可從分度表上查出對應(yīng)的溫度值。 從鉑電阻的特性方程看，熱電阻在溫度t的阻值與R0有關(guān)； 目前我國規(guī)定工業(yè)用鉑熱電阻有R0=10和R0=100兩種； 它們的分度號分別為Pt10和Pt100，其中Pt100最為常用； 二者都有各自的分度表，即Rt與t的關(guān)系。第58頁/共127頁鉑電阻分度表 第59頁/共127頁(2) 銅熱電阻 應(yīng) 用：測量精度要求不高且溫度較低的場合測量范圍：50150優(yōu) 點(diǎn)

28、：溫度范圍內(nèi)線性關(guān)系好，靈敏度比鉑電阻高，容易提純、加工，價格便宜，復(fù)制性能好。缺 點(diǎn)：易于氧化，一般只用于150以下的低溫測量和沒有水分及無侵蝕性介質(zhì)的溫度測量。與鉑相比，銅的電阻率低，所以銅電阻的體積較大。第60頁/共127頁銅電阻的阻值與溫度之間的關(guān)系為)1 (0tRRt關(guān)系是線性的 工業(yè)上使用的標(biāo)準(zhǔn)化銅熱電阻的R0按國內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計取50和100兩種，分度號分別為Cu50和Cu100，相應(yīng)的分度表可查閱相關(guān)資料。 第61頁/共127頁銅熱電阻的分度表分度號：Cu50 050R 溫度/0102030405060708090電阻/050.0050.0047.8545.7043.5541.403

29、9.24050.0050.0052.1445.2856.4258.5660.7062.8464.9867.1269.2610071.4073.5475.6877.8379.9882.13第62頁/共127頁 將電阻絲繞在云母、石英、陶瓷、塑料等絕緣骨架上，經(jīng)過固定，外面再加上保護(hù)套管 第63頁/共127頁用熱電阻傳感器進(jìn)行測溫時，測量電路經(jīng)常采用電橋電路。4、 熱電阻的測量電路第64頁/共127頁第65頁/共127頁調(diào)零電位器Ra的接觸電阻和檢流計串聯(lián)，這樣，接觸電阻的不穩(wěn)定不會破壞電橋的平衡和正常工作狀態(tài)。 第66頁/共127頁變化的溫度。(3) 結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)械性能好。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：線性度較差

30、，復(fù)現(xiàn)性和互換性較差。第67頁/共127頁1. 熱敏電阻分類 l正溫度系數(shù)（PTC）用途：彩電消磁，各種電器設(shè)備的過熱保護(hù)，發(fā)熱源的定溫控制，限流元件。l臨界溫度系數(shù)（CTR）用途：溫度開關(guān)l負(fù)溫度系數(shù)（NTC）應(yīng)用：點(diǎn)溫、表面溫度、溫差、溫場等測量、控制及電子線路的熱補(bǔ)償線路第68頁/共127頁溫度特性 )11(00TTBTeRRB為熱敏電阻材料常數(shù)，一般為2000K6000K，其大小取決于熱敏電阻的材料 第69頁/共127頁伏安特性 穩(wěn)態(tài)情況下，通過熱敏電阻的電流I與其兩端的電壓U之間的關(guān)系稱為熱敏電阻的伏安特性 當(dāng)流過熱敏電阻的電流很小時，不足以使之加熱，電阻值只決定于環(huán)境溫度，伏安特性

31、是直線，遵循歐姆定律，主要用來測溫。當(dāng)電流增大到一定值時，流過熱敏電阻的電流使溫度升高，出現(xiàn)負(fù)阻特性。其所能升高的溫度與環(huán)境條件(周圍介質(zhì)溫度及散熱條件)有關(guān)。當(dāng)電流和周圍介質(zhì)溫度一定時，熱敏電阻的電阻值取決于介質(zhì)的流速、流量、密度等散熱條件。可用它來測量流體速度和介質(zhì)密度。第70頁/共127頁3、熱敏電阻結(jié)構(gòu)構(gòu)成：熱敏探頭、引線、殼體二端和三端器件：為直熱式，即熱敏電阻直接由連接的電路獲得功率；四端器件：旁熱式第71頁/共127頁4、熱敏電阻主要參數(shù)（1） 標(biāo)稱阻值RH環(huán)境溫度為25時測得的電阻值，又稱冷電阻（2） 容量C 熱敏電阻的溫度變化1所需吸收或釋放的熱量，單位為J。（3） 時間常數(shù)

32、 溫度為T0的熱敏電阻突然置于溫度為T的介質(zhì)中，熱敏電阻阻值則從R0變化到（RT0-RT)80%所需要的時間，稱為熱敏電阻的時間常數(shù)。 （4）額定功率PE指熱敏電阻在規(guī)定條件下,長期連續(xù)使用所允許的耗散功率，單位為W。第72頁/共127頁第73頁/共127頁熱敏電阻用于CPU的溫度測量 熱敏電阻用于電熱水器的溫度測量及控制 熱敏電阻體溫表 第74頁/共127頁1、大棚智能溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計要求：傳感器器選用：控制電路設(shè)計：系統(tǒng)設(shè)計過程：第75頁/共127頁信號放大調(diào)理電路A/D轉(zhuǎn)換電路時鐘電路鍵盤電路 AT89S51顯示電路PT100溫室大棚降溫設(shè)備第76頁/共127頁2、汽車用水溫傳感器及水溫

33、表 銅熱電阻第77頁/共127頁3、功率晶體管的保護(hù)電路 正溫度系數(shù)熱敏電阻RT接在晶體管的基極電路，若功率晶體管VT2異常發(fā)熱，當(dāng)溫度傳到RT后，RT的阻值增大，基極電流就減小，從而抑制VT2的集電極電流增大，VT2得到保護(hù) 第78頁/共127頁利用半導(dǎo)體PN結(jié)的電流電壓與溫度有關(guān)的特性。優(yōu)點(diǎn)：輸出線性好、測量精度高, 傳感驅(qū)動電路、信號處理電路等都與溫度傳感部分集成在一起, 封裝后的組件體積小,使用方便,價格便宜。 7.3 集成溫度傳感器 電壓型IC溫度傳感器；電流型IC溫度傳感器，數(shù)字輸出型IC溫度傳感器。第79頁/共127頁一、電壓輸出型集成溫度傳感器AN6701S是日本松下公司生產(chǎn)的

34、電壓輸出型集成溫度傳感器，它有四個引腳，三種連線方式：(a)正電源供電，(b)負(fù)電源供電，(c)輸出極性顛倒。電阻RC用來調(diào)整25下的輸出電壓，使其等于5V，RC的阻值在330k范圍內(nèi)。這時靈敏度可達(dá)109110mV/，在-1080范圍內(nèi)基本誤差不1。輸出AN6701 (a)1243RC515VAN6701輸出 (c)10kRC3124515V -+100k1 0 k100k AN6701 (b)213輸出4515VRC第80頁/共127頁輸出電壓/V02468101220020406080RC=100kRC=10kRC=1k溫度/CAN6701S的輸入特性在-1080范圍內(nèi)，RC的值與輸出特

35、性的關(guān)系如下圖。AN6701S有很好的線性，非線性誤差不超過0.5%。若在25時借助RC將輸出電壓調(diào)整到5V，則RC的值約在330k間，相應(yīng)的靈敏度為109110mV/。校準(zhǔn)后，在-1080范圍內(nèi)，基本誤差不超過1。這種集成傳感器在靜止空氣中的時間常數(shù)為24s，在流動空氣中為11s。電源電壓在515V間變化，所引起的測溫誤差一般不超過2。整個集成電路的電流值一般為0.4mA，最大不超過0.8mA（RL=時）。第81頁/共127頁二、電流型溫度傳感器AD590工作電壓：4V30V，I 為一恒流值輸出，IT，即I = KT TKT標(biāo)定因子，AD590的標(biāo)定因子為1A/4V30V0I/AU/VAD5

36、90伏安特性曲線-55+25+150218298423第82頁/共127頁 550 150 273.2AI/ ATC / CAD590溫度特性曲線溫度特性曲線函數(shù): I=KTTc273.2Tc攝氏溫度；I 的單位為A。 可見，當(dāng)溫度為0時，輸出電流為273.2A。在常溫25時，標(biāo)定輸出電流為298.2A。第83頁/共127頁溫度控制溫度測量第84頁/共127頁第85頁/共127頁多點(diǎn)溫度測量第86頁/共127頁美國DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器DS1820，可把溫度信號直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號供微機(jī)處理。三、數(shù)字輸出型IC溫度傳感器DS1820的特性u 單線接口：僅需一根口線與MCU

37、連接；u 無需外圍元件；u 由總線提供電源；u 測溫范圍為-55125，精度為0.5；u 九位溫度讀數(shù)；u A/D變換時間為200ms；u 用戶可任意設(shè)置溫度上、下限報警值，且能夠識別具體報警傳感器。 第87頁/共127頁DS 1820123GNDI/OVDD(a) PR35封裝 DS1820的管腳排列DS182012345678I/OGND(b) SOIC封裝NCNCNCNCVDDNC第88頁/共127頁采用寄生電容供電的溫度檢測系統(tǒng) 89C51DS1820DS1820DS1820P1.0P1.1P1.2TxRx+5VGNDVDDP1.1作輸出口用，相當(dāng)于TxP1.2作輸入口用，相當(dāng)于Rx第

38、89頁/共127頁第90頁/共127頁第91頁/共127頁第92頁/共127頁第93頁/共127頁第94頁/共127頁法適用于診斷乳腺癌、皮膚癌、甲狀腺癌、末梢血管閉塞或狹窄等各種疾病。由于它實現(xiàn)非接觸溫度測量和熱成像，所以具有廣闊的應(yīng)用前景。第95頁/共127頁醫(yī)用紅外熱像儀一般由：鏡頭、紅外探測器、信號處理單元和顯示部分組成 只要溫度高于絕對零度，物體都由一定波長的電磁波輻射，熱輻射溫度檢測就是基于這個原理實現(xiàn)溫度測量的。第96頁/共127頁正常人頭部遠(yuǎn)紅外熱圖 正常的人體上部遠(yuǎn)紅外熱像，鎖骨處及淋巴處代謝旺盛，出現(xiàn)正常均勻的熱區(qū)，兩乳正常溫度微低第97頁/共127頁正常人體的腹部，兩側(cè)溫

39、度分布基本對稱，臍部為正常的熱區(qū)，脂肪厚的地方溫度較低，兩乳為正常微冷區(qū) 正常人的腿部，雙腿基本對稱，雙足由于負(fù)重過久而血流不暢，導(dǎo)致低溫。 第98頁/共127頁在乳腺早期癌變尚未形成明顯的腫塊時，其局部組織即會產(chǎn)生相應(yīng)的變化，如局部血管增生、擴(kuò)張、迂曲（熱圖顯示為血管倒粗或環(huán)狀和網(wǎng)狀血管），局部組織代謝旺盛，其溫度即可升高。箭頭處即為乳腺癌區(qū)。 第99頁/共127頁左乳確診乳腺癌，遠(yuǎn)紅外熱像顯示，血管明顯增粗、代謝旺盛。整體溫度明顯高于右乳。乳窩處的熱區(qū)為正常的升溫。第100頁/共127頁靜脈曲張患者的腿部遠(yuǎn)紅外熱像，血管明顯增溫、增粗，箭頭所指處尤為明顯。第101頁/共127頁脈管炎患者的

40、腿部遠(yuǎn)紅外熱像圖，患腿由于血管疾病而血流不暢，導(dǎo)致低溫。第102頁/共127頁靜脈炎是靜脈血管發(fā)炎，熱圖表現(xiàn)為局部熱區(qū)明顯擴(kuò)大。脈管炎是中小動脈血管壁發(fā)炎引起的肢端發(fā)涼，壞疽，從熱圖反應(yīng)手足部及前下肢溫度偏低。第103頁/共127頁左膝關(guān)節(jié)軟組織炎。熱圖顯示左膝關(guān)節(jié)局部團(tuán)狀增溫（箭頭所示），溫差0.71.2不等。 第104頁/共127頁某些糖尿病患者會出現(xiàn)一種稱之為“糖尿病足”的并發(fā)癥。它的病理變化是糖尿病后期全身性血管狹窄，尤其以下肢血管狹窄為甚，血管明顯減少，致使局部組織缺血缺氧，最后發(fā)展為不可逆的組織壞死，不得不進(jìn)行外科截肢手術(shù)。第105頁/共127頁雷諾氏病，雙手缺血，溫度較正常溫度低 23。