傳感器原理-其它溫度傳感器1ppt課件

1、1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器v物體的熱輻射作用隨物體溫度變化物體的熱輻射作用隨物體溫度變化v非接觸測量非接觸測量v熱慣性小熱慣性小1.4.1 1.4.1 熱輻射溫度傳感器熱輻射溫度傳感器一、全輻射高溫計一、全輻射高溫計v理論基礎(chǔ)： 斯蒂芬玻爾茲曼定律：全部輻射能Eb=0T4。v方法： 用絕對黑體接收被測對象發(fā)出的所有波長的全部輻射能量Eb ，黑體溫升反映被測溫度 。 即為斯蒂芬玻爾茲曼常數(shù)即為斯蒂芬玻爾茲曼常數(shù)=5.67*10-8v構(gòu)成：絕對黑體： 一定面積、表面粗糙并涂黑的鉑片。熱電偶測溫： 鉑片接收熱量、溫度升高，鉑片溫度由熱電偶堆測出，由毫伏表或電位差計讀數(shù)。紅外線吸收體

2、紅外線吸收體熱電偶熱電偶S Si i3 3N N4 4S Si iO O2 2S Si i3 3N NSiSi輻射溫度計的結(jié)構(gòu)圖輻射溫度計的結(jié)構(gòu)圖 1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器v 工作原理： 被加熱時，物體的顏色隨溫度T改變，溫度愈高，物體愈亮。 理想黑體的光譜輻射亮度用普朗克公式表示： 1/511),(2TCeCTmC1C1、C2C2為普朗克常數(shù)，為普朗克常數(shù)，為波長，為波長，T T為絕對溫度。為絕對溫度。 二、光學(xué)高溫計二、光學(xué)高溫計 1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器v 精密儀表，常用于1064.43oC以上溫度的測量。 當波長一定時，物體的亮度只與溫度當波長一

3、定時，物體的亮度只與溫度T T有關(guān)，有關(guān)，即單波長測量原理。即單波長測量原理。 v 方法：方法：v 利用經(jīng)過溫度刻度的鎢絲燈發(fā)出的利用經(jīng)過溫度刻度的鎢絲燈發(fā)出的單色亮度和被測物體的單色輻射亮度一樣單色亮度和被測物體的單色輻射亮度一樣時，由鎢絲燈的溫度時，由鎢絲燈的溫度T T確定被測物體的溫度。確定被測物體的溫度。 1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器v 工作原理：v 光電器件把物體的輻射能轉(zhuǎn)換成與之成一定比例的電信號。光電器件的光電流與被測物體的亮度成正比，用光電流的大小來判斷被測物體溫度。三三 光電高溫計光電高溫計 v 是自動的光學(xué)高溫計。v 原理：利用物體在波長1和2兩種單色輻射強

4、度比值隨溫度T變化來測量。v 誤差小。v 常用于煉鋼、軋鋼過程中溫度的準確測量。 四、比色溫度計四、比色溫度計( (雙色溫度計雙色溫度計) )光電器件光電器件光敏電阻：光敏電阻：100700oC光電池：光電池： 700o以上以上1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器1.4.2 1.4.2 熱敏電容熱敏電容 工作原理工作原理: : (BaSr)TiO3 ( (BaSr)TiO3 (鈦酸鍶鋇鈦酸鍶鋇) )系列陶瓷電容器系列陶瓷電容器的靜電容的靜電容( (介電常數(shù)介電常數(shù)) )隨溫度隨溫度T T變化。變化。高介電常數(shù)的陶瓷材料：高介電常數(shù)的陶瓷材料： 鈦酸鍶鈦酸鍶 SrTiO3,k=200)

5、SrTiO3,k=200) 鈦酸鍶鋇鈦酸鍶鋇 (BaSr)TiO3,k=200 (BaSr)TiO3,k=200 鋯鈦酸鉛鋯鈦酸鉛 Pb(Zr,Ti)O3,k=1000 Pb(Zr,Ti)O3,k=1000，( (鋯鋯gao) gao) 1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器dsc 如如TI公司公司(德儀德儀)開發(fā)的采用開發(fā)的采用BSTBaSrTiO3 熱電材熱電材料的產(chǎn)品和料的產(chǎn)品和Honeywell公司使用二氧化釩公司使用二氧化釩VO2材料的熱輻材料的熱輻射計型產(chǎn)品都已達到實用化程度。射計型產(chǎn)品都已達到實用化程度。0 040406060808014141616181820202222

6、C C( ( F F) )T( K)T( K)2020（BaSrBaSrTiO3TiO3陶瓷電容傳感器的靜電容陶瓷電容傳感器的靜電容- -溫度特性溫度特性 12301230以上靜電容與溫度的關(guān)系曲線以上靜電容與溫度的關(guān)系曲線 404080801201202 24 46 68 82 24 46 68 8T( CT( C) )F F( ( m mH Hz z) )C C( ( F F) ) 1/C1/CC C1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器v 某晶向的石英振子的共振頻率隨溫度T直線變化。v 直接輸出準數(shù)字信息。1.4.3 1.4.3 石英溫度計石英溫度計 1.4 1.4 其它溫度傳感器

7、其它溫度傳感器mkn工作原理：工作原理： 根據(jù)溫度引起的振蕩頻率的偏移量來測根據(jù)溫度引起的振蕩頻率的偏移量來測量溫度。量溫度。 SAW SAW振蕩器：由壓電材料基片和沉積在基振蕩器：由壓電材料基片和沉積在基片上的差指換能器組成。片上的差指換能器組成。1.4.4 1.4.4 表面波溫度傳感器表面波溫度傳感器 1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器)2(0ERnLVfVRVR為為SAWSAW傳播速度，傳播速度，L L為兩個為兩個IDT(IDT(發(fā)射接收電極發(fā)射接收電極) )之間之間的距離，的距離，EE為放大器相移量，為放大器相移量，n n為正整數(shù)與電極為正整數(shù)與電極形狀及形狀及L L值有關(guān)）

8、。值有關(guān)）。特點：特點： v v 直接輸出數(shù)字信息。直接輸出數(shù)字信息。v v 靈敏度高、線性好。靈敏度高、線性好。v v 半導(dǎo)體工藝批量生產(chǎn)、尺寸小、價格半導(dǎo)體工藝批量生產(chǎn)、尺寸小、價格低。低。 可制成接觸式和非接觸式兩種類型。可制成接觸式和非接觸式兩種類型。 易于遙測、遙控。易于遙測、遙控。1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器表面波溫度傳感器的頻溫特性表面波溫度傳感器的頻溫特性 20.020.120.219.9-40-20020406080溫度(0)f(HZ)1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器v工作原理： 氣體中傳播聲速取決于氣體的種類、壓力、密度及溫度T。v方法： 石英振

9、子發(fā)出的超聲波在被測氣體中傳播，其頻率隨氣體溫度T變化，經(jīng)反射板反射后形成干涉，測定干涉來求出溫度。v用途： 測量變化很快的溫度T和大范圍的平均溫度。1.4.5 1.4.5 超聲波溫度傳感器超聲波溫度傳感器 1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器v原理： 材料的彈性和密度隨溫度T變化，諧振器的諧振頻率是溫度T的函數(shù)，這是一種高精度的測溫方法。v應(yīng)用： 石英晶體諧振器的分辨率為0.001 ，用于500以下的測量。 銥和藍寶石材料諧振器在1900時仍能保證原有性能，用于測量液態(tài)金屬的溫度。 1.4.6 1.4.6 諧振式溫度計諧振式溫度計 1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器mkn1

10、.4.7 1.4.7 音叉式水晶溫度傳感器音叉式水晶溫度傳感器 1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器v是一種新穎的數(shù)字傳感器。v具有高準確度、高穩(wěn)定及超高分辨率等優(yōu)良特性。v是一種很有前途的基準。振動模式振動模式扭轉(zhuǎn)振動模式扭轉(zhuǎn)振動模式 測量范圍較窄，對工藝要求苛刻。測量范圍較窄，對工藝要求苛刻。彎曲振動模式彎曲振動模式 靈敏度高，同時滿足寬溫區(qū)工作靈敏度高，同時滿足寬溫區(qū)工作和低功耗的要求，對工藝要求不苛刻。和低功耗的要求，對工藝要求不苛刻。1.4.8 1.4.8 光纖溫度傳感器光纖溫度傳感器 1 1、光纖輻射式溫度傳感器：、光纖輻射式溫度傳感器： 適用于遠距離遙測，最低可測溫度適用于遠距離遙測，最低可測溫度500oC500oC。 被測目標被測目標透鏡透鏡硬包管硬包管軟包管軟包管光纖束光纖束探測器探測器輸出輸出1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器光纖輻射式溫度傳感器光纖輻射式溫度傳感器 2 2、