第三章溫度傳感器2課件

1、一、教學(xué)目的：一、教學(xué)目的： 通過(guò)本章學(xué)習(xí)，要求學(xué)生理解1、溫度是非電量，不能直接測(cè)量，只有通過(guò)溫度傳感器將其轉(zhuǎn)換成其他物理量才能進(jìn)行間接測(cè)量。2、對(duì)溫度傳感器傳感器及溫度測(cè)量技術(shù)有一個(gè)較深入的理解。l熱電偶、金屬熱電阻、半導(dǎo)體熱敏電阻、集成溫度傳感器的工作原理。l簡(jiǎn)單實(shí)用的溫度測(cè)量電路。 熱電偶測(cè)溫原理l溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是非電量，不能直接測(cè)量，只能借助溫度傳感器的轉(zhuǎn)換，才能對(duì)其進(jìn)行間接測(cè)量。l溫標(biāo)：標(biāo)示物質(zhì)冷熱程度的標(biāo)準(zhǔn)是溫標(biāo)。常用的溫標(biāo)有絕對(duì)溫度K（符號(hào)T）、攝氏溫度 （符號(hào)t）、華氏溫度 ，它們的關(guān)系如下：l l l 0CoF0273460ooKCF273032ooKCF

2、373100212ooKCF932()5oFtF273()otTC273( )TtK l溫度傳感器通常組成l t 感溫元件 溫度顯示，溫度測(cè)量分接觸式和非接觸式兩種。2.2熱電偶傳感器用得廣泛、簡(jiǎn)單、方便、測(cè)溫范圍寬、精度較高、穩(wěn)定2.2.1測(cè)溫原理測(cè)溫原理l熱電效應(yīng)：熱電效應(yīng)：兩種不同材料的導(dǎo)體組成閉合電路，若兩節(jié)點(diǎn)溫度不同，則在該電路中定會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。稱熱電動(dòng)。熱熱電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)由接觸電動(dòng)勢(shì)接觸電動(dòng)勢(shì)和溫差電動(dòng)勢(shì)溫差電動(dòng)勢(shì)組成。l兩種導(dǎo)體的接觸電動(dòng)勢(shì)：兩種導(dǎo)體的接觸電動(dòng)勢(shì)： 兩種金屬中自由電子密度不同，接觸時(shí)，自由電子密度大的要向密度小的一方擴(kuò)散擴(kuò)散，達(dá)到平衡后，擴(kuò)散停止，由此在接觸處形成穩(wěn)

3、定的（平衡平衡）電位差叫接觸電動(dòng)勢(shì)。l單一導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)：?jiǎn)我粚?dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)：l 單一導(dǎo)體，若兩端溫度不同，高溫端電子要向低溫端擴(kuò)散，擴(kuò)散，從而高溫端電子少了帶正電，低溫端電子多了帶負(fù)電。如此產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫溫差電動(dòng)勢(shì)。l 熱電動(dòng)勢(shì)與溫度成單值函數(shù)關(guān)系。l 熱電動(dòng)勢(shì)與溫度的關(guān)系通過(guò)熱電偶分度表來(lái)確定。熱電偶分度表熱電偶分度表是熱電偶參考端溫度為0攝氏度時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)作出的熱電動(dòng)勢(shì)與工作端溫度數(shù)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系表。l熱電偶的基本定律熱電偶的基本定律l中間導(dǎo)體定律：中間導(dǎo)體定律：l中間溫度定律：中間溫度定律： 2.2.2 熱電偶的結(jié)構(gòu)形式及熱電偶材料熱電偶的結(jié)構(gòu)形式及熱電偶材料l普通型熱電偶普通型熱電

4、偶：一般由熱電極、絕緣套管、保護(hù)管和接線盒組成。l鎧裝熱電偶（纜式熱電偶）：鎧裝熱電偶（纜式熱電偶）：將熱電偶絲與電熔氧化鎂絕緣物熔鑄在一起，外表在套不銹鋼管等。它耐高壓，反應(yīng)時(shí)間短，堅(jiān)固耐用。l薄膜熱電偶薄膜熱電偶：用真空鍍膜技術(shù)將熱電偶材料沉積在絕緣體上構(gòu)成，測(cè)溫200500攝氏度，熱電極材料多用銅康銅、鎳锘銅、鎳锘鎳硅等，云母作絕緣，適用于表面溫度的測(cè)量。l熱電偶組成材料及分度表：熱電偶組成材料及分度表：四種標(biāo)準(zhǔn)華材料1. 30610鉑 鐃 鉑 鐃 、 鉑 鐃 鉑鎳 锘 鎳 硅 和 鎳 锘 銅 鎳2.2.3 熱電偶測(cè)溫及參考溫度補(bǔ)償熱電偶測(cè)溫及參考溫度補(bǔ)償l熱電偶測(cè)溫基本電路熱電偶測(cè)溫基

5、本電路l熱電偶參考端的補(bǔ)償熱電偶參考端的補(bǔ)償l 熱電偶有兩端，一端是測(cè)溫端，另一端是自由端，即參考端，其溫度應(yīng)為0攝氏度。若參考端溫度不為0攝氏度，則不合分度表，會(huì)給測(cè)溫帶來(lái)誤差。為此應(yīng)對(duì)參考端溫度進(jìn)行補(bǔ)償。l 如利用中間溫度定律代數(shù)和代數(shù)和方法補(bǔ)償1. 利用電橋法補(bǔ)償?shù)仍恚涸恚豪媒饘賹?dǎo)體的電阻值隨溫度的變化而變 化的原理測(cè)溫。結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：熱電阻、連接導(dǎo)線、顯示儀表組成。廣泛用于測(cè)220850攝氏溫度還可以測(cè)至1K（272攝氏度）1000攝氏度注意：絕對(duì)溫度0K，相當(dāng)于 為熱力學(xué)第三定律極限 溫度，為溫度下限禁區(qū)，決不能達(dá)到。故 是 最低溫度。材料是鉑銅273oC2 7 3oCl熱電阻熱

6、電阻 Rt 隨溫度變化的變化特性隨溫度變化的變化特性l鉑熱電阻的電阻溫度特性鉑熱電阻的電阻溫度特性l 特點(diǎn)：測(cè)溫精度高，穩(wěn)定性好，能測(cè)200850攝氏度，在 2000攝氏度內(nèi)，l 0850攝氏度內(nèi)，l 式中l(wèi)工業(yè)上有Ro10歐、Ro100歐兩種l實(shí)際使用中，不需記公式不需去計(jì)算，只要測(cè)得熱電阻 1.Rt，在查分度表，找到對(duì)應(yīng)溫度值即可。2301(100)tRRAtBtCt t201tRRA tB to7o2o4A5 .8 4 71 0CCCCB 3 1 2= 3 . 9 6 8 41 0 4 . 2 21 0l銅熱電阻的電阻溫度特性：銅熱電阻的電阻溫度特性：也有公式，不需記不需算，查表即可。銅

7、熱電阻適合用于低溫?zé)o侵蝕性測(cè)量50150攝氏度。l 2.3.2熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu)l 由電阻體電阻體、絕緣管絕緣管、保護(hù)套管保護(hù)套管、引線引線和接線盒接線盒等組成。結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：利用某些金屬氧化物或單晶鍺、硅等材料，按照特定工藝制成。類型：類型：1.PTC正溫度系數(shù) 2.NTC負(fù)溫度系數(shù) 3.在某一特定溫度下電阻值會(huì)發(fā)生突變的臨界溫度 電阻器CTR特性曲線分散性很大：有的變化較均勻的適合用于溫度測(cè)量有的變化陡峭適合用于溫度開(kāi)關(guān)控制校校特點(diǎn)：特點(diǎn)：l標(biāo)稱阻值標(biāo)稱阻值：R0R25為標(biāo)稱值，RTR85，下腳標(biāo)為攝氏度lB值值：熱敏電阻常數(shù)，表征靈敏度的量，單位為K。B越大，熱靈敏度越高。l電阻溫度系數(shù)電阻溫度系數(shù)：自身溫度變化1攝氏度時(shí)，電阻值相對(duì)變化量。（ 為負(fù)值，t減小增大）l額定功率額定功率：與一般電阻同。標(biāo)準(zhǔn)條件下，長(zhǎng)期連續(xù)通電元件的耗散功率。l耗散系數(shù)耗散系數(shù) ：對(duì)能源的損耗。l熱時(shí)間常數(shù)熱時(shí)間常數(shù)：熱反應(yīng)特性，反應(yīng)時(shí)間。l雙金屬溫度傳感器室溫測(cè)量的應(yīng)用 l特點(diǎn)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)廉，刻度清晰，使用方便，耐振動(dòng)。l 常用于駕駛室，船艙，糧倉(cāng)室溫測(cè)量。l原理：原理：膨脹系數(shù)不同的兩金屬片粘在一起，盤形，固定l 外端，內(nèi)端接指針，溫度變化，熱脹冷縮，內(nèi)針l 旋轉(zhuǎn)，指示出溫度。l雙金屬溫度傳感器在電冰箱中的應(yīng)用1. 蝶形雙金屬片電冰箱壓縮機(jī)溫度保護(hù)繼電器