第三章溫度傳感器2課件

1、一、教學目的：一、教學目的： 通過本章學習，要求學生理解1、溫度是非電量，不能直接測量，只有通過溫度傳感器將其轉換成其他物理量才能進行間接測量。2、對溫度傳感器傳感器及溫度測量技術有一個較深入的理解。l熱電偶、金屬熱電阻、半導體熱敏電阻、集成溫度傳感器的工作原理。l簡單實用的溫度測量電路。 熱電偶測溫原理l溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是非電量，不能直接測量，只能借助溫度傳感器的轉換，才能對其進行間接測量。l溫標：標示物質冷熱程度的標準是溫標。常用的溫標有絕對溫度K（符號T）、攝氏溫度 （符號t）、華氏溫度 ，它們的關系如下：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、簡單、方便、測溫范圍寬、精度較高、穩(wěn)定2.2.1測溫原理測溫原理l熱電效應：熱電效應：兩種不同材料的導體組成閉合電路，若兩節(jié)點溫度不同，則在該電路中定會產(chǎn)生電動勢。稱熱電動。熱熱電動勢電動勢由接觸電動勢接觸電動勢和溫差電動勢溫差電動勢組成。l兩種導體的接觸電動勢：兩種導體的接觸電動勢： 兩種金屬中自由電子密度不同，接觸時，自由電子密度大的要向密度小的一方擴散擴散，達到平衡后，擴散停止，由此在接觸處形成穩(wěn)

3、定的（平衡平衡）電位差叫接觸電動勢。l單一導體的溫差電動勢：單一導體的溫差電動勢：l 單一導體，若兩端溫度不同，高溫端電子要向低溫端擴散，擴散，從而高溫端電子少了帶正電，低溫端電子多了帶負電。如此產(chǎn)生的電動勢叫溫差電動勢。l 熱電動勢與溫度成單值函數(shù)關系。l 熱電動勢與溫度的關系通過熱電偶分度表來確定。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，通過實驗作出的熱電動勢與工作端溫度數(shù)值的對應關系表。l熱電偶的基本定律熱電偶的基本定律l中間導體定律：中間導體定律：l中間溫度定律：中間溫度定律： 2.2.2 熱電偶的結構形式及熱電偶材料熱電偶的結構形式及熱電偶材料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，反應時間短，堅固耐用。l薄膜熱電偶薄膜熱電偶：用真空鍍膜技術將熱電偶材料沉積在絕緣體上構成，測溫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：四種標準華材料1. 30610鉑 鐃 鉑 鐃 、 鉑 鐃 鉑鎳 锘 鎳 硅 和 鎳 锘 銅 鎳2.2.3 熱電偶測溫及參考溫度補償熱電偶測溫及參考溫度補償l熱電偶測溫基本電路熱電偶測溫基

5、本電路l熱電偶參考端的補償熱電偶參考端的補償l 熱電偶有兩端，一端是測溫端，另一端是自由端，即參考端，其溫度應為0攝氏度。若參考端溫度不為0攝氏度，則不合分度表，會給測溫帶來誤差。為此應對參考端溫度進行補償。l 如利用中間溫度定律代數(shù)和代數(shù)和方法補償1. 利用電橋法補償?shù)仍恚涸恚豪媒饘賹w的電阻值隨溫度的變化而變 化的原理測溫。結構：結構：熱電阻、連接導線、顯示儀表組成。廣泛用于測220850攝氏溫度還可以測至1K（272攝氏度）1000攝氏度注意：絕對溫度0K，相當于 為熱力學第三定律極限 溫度，為溫度下限禁區(qū)，決不能達到。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：測溫精度高，穩(wěn)定性好，能測200850攝氏度，在 2000攝氏度內，l 0850攝氏度內，l 式中l(wèi)工業(yè)上有Ro10歐、Ro100歐兩種l實際使用中，不需記公式不需去計算，只要測得熱電阻 1.Rt，在查分度表，找到對應溫度值即可。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無侵蝕性測量50150攝氏度。l 2.3.2熱電阻傳感器的結構l 由電阻體電阻體、絕緣管絕緣管、保護套管保護套管、引線引線和接線盒接線盒等組成。結構：結構：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負溫度系數(shù) 3.在某一特定溫度下電阻值會發(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量有的變化陡峭適合用于溫度開關控制校校特點：特點：l標稱阻值標稱阻值：R0R25為標稱值，RTR85，下腳標為攝氏度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，電阻值相對變化量。（ 為負值，t減小增大）l額定功率額定功率：與一般電阻同。標準條件下，長期連續(xù)通電元件的耗散功率。l耗散系數(shù)耗散系數(shù) ：對能源的損耗。l熱時間常數(shù)熱時間常數(shù)：熱反應特性，反應時間。l雙金屬溫度傳感器室溫測量的應用 l特點特點：結構簡單，價廉，刻度清晰，使用方便，耐振動。l 常用于駕駛室，船艙，糧倉室溫測量。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，內端接指針，溫度變化，熱脹冷縮，內針l 旋轉，指示出溫度。l雙金屬溫度傳感器在電冰箱中的應用1. 蝶形雙金屬片電冰箱壓縮機溫度保護繼電器