sensor溫度傳感器

1、主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：概概 論論 溫度傳感器是實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)和控制的重要器件。在種類(lèi)繁多的傳感器中，溫度傳感器是應(yīng)用最廣泛最廣泛、發(fā)展最快最快的傳感器之一。l溫度是與人類(lèi)生活息息相關(guān)的物理量。l人類(lèi)社會(huì)中，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、科研、國(guó)防、醫(yī)學(xué)及環(huán)保等部門(mén)都與溫度有著密切的關(guān)系。l工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化流程，溫度測(cè)量點(diǎn)要占全部測(cè)量點(diǎn)的一半左右。溫度是反映物體冷熱狀態(tài)的物理參數(shù)。溫度是反映物體冷熱狀態(tài)的物理參數(shù)。因此，人類(lèi)離不開(kāi)溫度，當(dāng)然也離不開(kāi)溫度傳感器。因此，人類(lèi)離不開(kāi)溫度，當(dāng)然也離不開(kāi)溫度傳感器。溫度測(cè)量的基本概念溫度測(cè)量的基本概念 溫度標(biāo)志著物溫度標(biāo)志著物質(zhì)內(nèi)部大量分子無(wú)質(zhì)內(nèi)部大量分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程

2、規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。溫度越高，表度。溫度越高，表示物體內(nèi)部分子熱示物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈。運(yùn)動(dòng)越劇烈。 模擬圖模擬圖：在一個(gè)密閉的空間里，氣體分子在高溫時(shí)的：在一個(gè)密閉的空間里，氣體分子在高溫時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度比低溫時(shí)快！運(yùn)動(dòng)速度比低溫時(shí)快！低溫低溫高溫高溫 3.1.1. 3.1.1. 華氏度：冰點(diǎn)是華氏度：冰點(diǎn)是32F, 沸點(diǎn)為沸點(diǎn)為212F測(cè)溫方法測(cè)溫方法測(cè)溫原理測(cè)溫原理溫度傳感器溫度傳感器接接觸觸式式 固體熱膨脹固體熱膨脹體積變化體積變化 液體熱膨脹液體熱膨脹 氣體熱膨脹氣體熱膨脹雙金屬溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì)玻璃管液體溫度計(jì)玻璃管液體溫度計(jì)氣體溫度計(jì)、壓力溫度計(jì)氣體溫度計(jì)、壓力溫度計(jì)電阻變化電阻

3、變化金屬電阻溫度傳感器金屬電阻溫度傳感器半導(dǎo)體熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻接接觸觸式式熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)貴金屬熱電偶貴金屬熱電偶普通金屬熱電偶普通金屬熱電偶非金屬熱電偶非金屬熱電偶頻率變化頻率變化石英晶體溫度傳感器石英晶體溫度傳感器光學(xué)特性光學(xué)特性光纖溫度傳感器；液晶溫度傳感器光纖溫度傳感器；液晶溫度傳感器聲學(xué)特性聲學(xué)特性超聲波溫度傳感器超聲波溫度傳感器非非接接觸觸式式 亮度法亮度法熱輻射熱輻射 全輻射法全輻射法 比色法比色法 紅外法紅外法光學(xué)高溫計(jì)光學(xué)高溫計(jì)全輻射高溫計(jì)全輻射高溫計(jì)比色高溫計(jì)比色高溫計(jì)紅外溫度傳感器紅外溫度傳感器氣流變化氣流變化射流溫度傳感器射流溫度傳感器3.2 膨脹式傳感器膨脹式傳

4、感器1.玻璃溫度計(jì)2.壓力溫度計(jì)3.雙金屬溫度計(jì)膨脹式測(cè)溫是基于物體受熱時(shí)產(chǎn)生膨脹的原理膨脹式溫度計(jì)種類(lèi)很多，按膨脹基體可分成液體膨脹式玻璃溫度計(jì)、液體或氣體膨脹式壓力溫度計(jì)及固體膨脹式雙金屬溫度計(jì)。3.2.1 玻璃溫度計(jì)玻璃溫度計(jì)玻璃液體溫度計(jì)簡(jiǎn)稱(chēng)玻璃溫度計(jì)，是一種直讀式儀表。水銀是玻璃溫度計(jì)最常用的液體，其凝固點(diǎn)為-38.9、測(cè)溫上限為538。玻璃溫度計(jì)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，價(jià)格低廉，測(cè)溫范圍較廣，安裝使用方便，現(xiàn)場(chǎng)直接讀數(shù)，一般無(wú)需能源，易破損，測(cè)溫值難自動(dòng)遠(yuǎn)傳記錄，精度差（0.2 ），抗震能力差。玻璃溫度計(jì)的分類(lèi)： 全浸式：測(cè)溫準(zhǔn)確度高，但讀刻度困難，使用操作不便。 局浸式：讀數(shù)容

5、易，但測(cè)量誤差較大，即使采取修正措施其誤差比全浸式仍要大好幾倍或更多。V形工業(yè)玻璃溫度計(jì)形工業(yè)玻璃溫度計(jì)3.2.2 壓力溫度傳感器壓力溫度傳感器壓力溫度計(jì)是根據(jù)一定質(zhì)量的液體、氣體、在體積不變的條件下其壓力與溫度呈確定函數(shù)關(guān)系的原理實(shí)現(xiàn)其測(cè)溫功能的。壓力溫度計(jì)的典型結(jié)構(gòu)示意圖這類(lèi)壓力溫度計(jì)其毛細(xì)管細(xì)而長(zhǎng)(規(guī)格為160m)它的作用主要是傳遞壓力，長(zhǎng)度愈長(zhǎng)，則使溫度計(jì)響應(yīng)愈慢，在長(zhǎng)度相等條件下，管愈細(xì)，則準(zhǔn)確度愈高。壓力溫度計(jì)和玻璃溫度計(jì)相比，具有強(qiáng)度大、不易破損、讀數(shù)方便，但準(zhǔn)確度較低、耐腐蝕性較差等特點(diǎn)。 電接點(diǎn)壓力式溫度電接點(diǎn)壓力式溫度計(jì)計(jì)3.2.3雙金屬溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì)固體長(zhǎng)度隨溫度變化

6、的情況可用下式表示：基于固體受熱膨脹原理，測(cè)量溫度通常是把兩片線膨脹系數(shù)差異相對(duì)很大的金屬片疊焊在一起，構(gòu)成雙金屬片感溫元件當(dāng)溫度變化時(shí)，因雙金屬片的兩種不同材料線膨脹系數(shù)差異相對(duì)很大而產(chǎn)生不同的膨脹和收縮，導(dǎo)致雙金屬片產(chǎn)生彎曲變形。下圖是雙金屬溫度計(jì)原理圖：10101LLk tt雙金屬溫度計(jì)原理圖雙金屬溫度計(jì)的感溫雙金屬元件的形狀是螺旋型，其測(cè)溫范圍大致為-80600，精度等級(jí)通常為1.5級(jí)左右。雙金屬溫度計(jì)抗振性好，讀數(shù)方便，響應(yīng)速度快，但精度不太高，溫度受限，只能用做一般的工業(yè)用儀表。電極電極A A冷端冷端：自由端自由端 熱端熱端：工作端工作端 電極電極B B熱電勢(shì)熱電勢(shì)AB1. 接觸電

7、勢(shì)接觸電勢(shì)將同溫度的兩將同溫度的兩種不同的金屬互相接觸。由于種不同的金屬互相接觸。由于兩種金屬內(nèi)自由電子的密度不兩種金屬內(nèi)自由電子的密度不同，在兩金屬同，在兩金屬A和和B的接觸處會(huì)的接觸處會(huì)發(fā)生自由電子的擴(kuò)散現(xiàn)象，自發(fā)生自由電子的擴(kuò)散現(xiàn)象，自由電子將從密度大的金屬擴(kuò)散由電子將從密度大的金屬擴(kuò)散到密度小的金屬。到密度小的金屬。A金屬失去電金屬失去電子帶正電，金屬子帶正電，金屬B得到電子帶負(fù)得到電子帶負(fù)電，擴(kuò)散引起的自建電場(chǎng)阻礙電，擴(kuò)散引起的自建電場(chǎng)阻礙擴(kuò)散的進(jìn)一步進(jìn)行，當(dāng)達(dá)到平擴(kuò)散的進(jìn)一步進(jìn)行，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，將形成電勢(shì)差。衡時(shí)，將形成電勢(shì)差。AB( )lnAABBNKTETeN 冷端冷端接觸電勢(shì)

8、為接觸電勢(shì)為：00()lnAABBKTNETeN、式中：式中：A A、B B 代表不同材料；代表不同材料； T T，T T0 0 為兩端溫度；為兩端溫度； 00( ,)lnAABBNKET TTTeNK波爾茲曼常數(shù)；波爾茲曼常數(shù)； e電子電荷量；電子電荷量； ,ABNN是是A A、B B 材料的自由電子濃材料的自由電子濃度。度。eee 對(duì)對(duì)單一金屬單一金屬如果兩邊溫度不同，兩端有溫度梯度也如果兩邊溫度不同，兩端有溫度梯度也產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)；產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)； 產(chǎn)生這個(gè)電勢(shì)是由于導(dǎo)體內(nèi)自由電子在高溫端具有產(chǎn)生這個(gè)電勢(shì)是由于導(dǎo)體內(nèi)自由電子在高溫端具有較大的動(dòng)能，會(huì)向低溫端擴(kuò)散，由于高溫端失去電較大的動(dòng)

9、能，會(huì)向低溫端擴(kuò)散，由于高溫端失去電子帶正電，低溫端得到電子帶負(fù)電。子帶正電，低溫端得到電子帶負(fù)電。2. 溫差電勢(shì)（湯姆遜電勢(shì)）溫差電勢(shì)（湯姆遜電勢(shì)） A A、B B 兩導(dǎo)體構(gòu)成閉合回路總的溫差電勢(shì)為兩導(dǎo)體構(gòu)成閉合回路總的溫差電勢(shì)為：000,()TABABTeT TeT TdT 、兩個(gè)導(dǎo)體的單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)分別為、兩個(gè)導(dǎo)體的單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)分別為 00,TBBTeT Tt dT式中：式中： 是澤貝克系數(shù)，是材料和位置的函數(shù)。是澤貝克系數(shù)，是材料和位置的函數(shù)。AB 00,TAATeT Tt dT 結(jié)論：結(jié)論：1. 若熱電偶兩電極若熱電偶兩電極材料相同材料相同（NA=NB、A=B），無(wú)論兩端點(diǎn)

10、溫），無(wú)論兩端點(diǎn)溫度如何，總熱電勢(shì)度如何，總熱電勢(shì)EAB為零；為零；2. 如果熱電偶兩接點(diǎn)如果熱電偶兩接點(diǎn)溫度相同溫度相同（T = T0）時(shí)，）時(shí)，A、B 材料不同，材料不同，回路總電勢(shì)回路總電勢(shì)EAB為零；為零；3. 熱電偶必須用熱電偶必須用不同材料不同材料做電極，在做電極，在T、T0 兩端必須有兩端必須有溫差梯溫差梯度度，這是熱電偶產(chǎn)生熱電勢(shì)的必要條件。，這是熱電偶產(chǎn)生熱電勢(shì)的必要條件。4. 導(dǎo)體材料確定后，熱電動(dòng)勢(shì)的大小只與兩端溫度有關(guān)，與幾導(dǎo)體材料確定后，熱電動(dòng)勢(shì)的大小只與兩端溫度有關(guān)，與幾何形狀無(wú)關(guān)。若一段溫度不變，那熱電動(dòng)勢(shì)就是何形狀無(wú)關(guān)。若一段溫度不變，那熱電動(dòng)勢(shì)就是T的單值函的

11、單值函數(shù)，是熱電偶測(cè)溫的原理。數(shù)，是熱電偶測(cè)溫的原理。 根據(jù)兩導(dǎo)體的根據(jù)兩導(dǎo)體的接觸電勢(shì)接觸電勢(shì)和和溫差電勢(shì)溫差電勢(shì)， 熱電偶熱電偶總的熱電勢(shì)總的熱電勢(shì)為為：000,ln()TAABABTBNKET TTTdTeN 000,ABCABBCCAET TETETET：則有：則有： 000,ABCABABABET TETETET TeeeT測(cè)量?jī)x器測(cè)量?jī)x器ee00C()ln,()ln,BCBCoCAoAKTNKTNETETeNeN ：),(),(),(000TTETTETTECBACABABTT0=ACTT0CBTT0由于鉑的物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、人們多采用鉑作為參考電極由于鉑的物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、人們多

12、采用鉑作為參考電極。的代數(shù)和，的代數(shù)和， 實(shí)際測(cè)量時(shí)，利用這一性實(shí)際測(cè)量時(shí)，利用這一性 質(zhì)，質(zhì)， 對(duì)對(duì)冷端溫度不為零度冷端溫度不為零度時(shí)的熱時(shí)的熱 電勢(shì)修正以及冷端延伸引線進(jìn)電勢(shì)修正以及冷端延伸引線進(jìn) 行的補(bǔ)償。行的補(bǔ)償。(3) 0,0,ABABCABCET TET TET T如何由熱電偶的熱電勢(shì)查熱端溫度值如何由熱電偶的熱電勢(shì)查熱端溫度值 一一 零度法：零度法：冷端為冷端為0 0 C C，根據(jù)以下電路中的毫伏表的根據(jù)以下電路中的毫伏表的示值示值及及K熱電偶的熱電偶的分度表，分度表，查出查出熱端的溫度熱端的溫度tx 。中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律二 計(jì)算修正: E(t,0)=E(t,t0)+E(t

13、0,0) 例，S型熱電偶工作時(shí)自由端溫度25現(xiàn)測(cè)得電勢(shì)為7.3mv，求實(shí)際溫度。分度表查得E(25,0)=0.143mv，所以： E(t,0)=E(t,25)+E(25,0)=7.3+0.143=7.443 再查表得對(duì)應(yīng)的實(shí)際溫度809 。 電橋補(bǔ)償法三、熱電偶冷端溫度補(bǔ)償 四、補(bǔ)償導(dǎo)線法v 熱電偶可以測(cè)量上千度高溫，并且精度高、性能好，熱電偶可以測(cè)量上千度高溫，并且精度高、性能好，這是其它接觸式溫度傳感器無(wú)法替代的。這是其它接觸式溫度傳感器無(wú)法替代的。 國(guó)際電工委員會(huì)國(guó)際電工委員會(huì)IEC (International Electro Technical Commission) 推薦種標(biāo)準(zhǔn)化熱

14、電偶，已列入工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化文件，具有統(tǒng)一的分度表。推薦種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，已列入工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化文件，具有統(tǒng)一的分度表。0R溫度溫度0 0101020203030404050506060707080809090熱熱 電電 動(dòng)動(dòng) 勢(shì)勢(shì) mVmV0 00.0000.0000.3970.3970.7980.7981.2031.2031.6111.6112.0222.0222.4362.4362.8502.8503.2663.2663.6813.6811001004.0954.0954.5084.5084.9194.9195.3275.3275.7335.7336.1376.1376.5396.5396.9396.

15、9397.3387.3387.7377.7372002008.1378.1378.5378.5378.9388.9389.3419.3419.7459.74510.15110.15110.56010.56010.96910.96911.38111.38111.79311.79330030012.20712.20712.62312.62313.03913.03913.45613.45613.87413.87414.29214.29214.71214.71215.13215.13215.55215.55215.97415.97440040016.39516.39516.81816.81817.24

16、117.24117.66417.66418.08818.08818.51318.51318.93818.93819.36319.36319.78819.78820.21420.21450050020.64020.64021.06621.06621.49321.49321.91921.91922.34622.34622.77222.77223.19823.19823.62423.62424.05024.05024.47624.47660060024.90224.90225.32725.32725.75125.75126.17626.17626.59926.59927.02227.02227.44

17、527.44527.86727.86728.28828.28828.70928.70970070029.12829.12829.54729.54729.96529.96530.38330.38330.79930.79931.21431.21431.62931.62932.02432.02432.45532.45532.86632.86680080033.27733.27733.68633.68634.09534.09534.50234.50234.90934.90935.31435.31435.71835.71836.12136.12136.52436.52436.92536.92590090

18、037.32537.32537.72437.72438.12238.12238.51938.51938.91538.91539.31039.31039.70339.70340.09640.09640.48840.48840.87940.8791000100041.26941.26941.65741.65742.04542.04542.43242.43242.81742.81743.20243.20243.58543.58543.96843.96844.34944.34944.72944.7291100110045.10845.10845.48645.48645.86345.86346.2384

19、6.23846.61246.61246.98546.98547.35647.35647.72647.72648.09548.09548.46248.4621200120048.82648.82649.19249.19249.55549.55549.91649.91650.27650.27650.63350.63350.99050.99051.34451.34451.69751.69752.04952.0491300130052.39852.39852.74752.74753.09353.09353.43953.43953.78253.78254.12554.12554.46654.46654.

20、80754.807鎳鉻鎳鉻鎳硅熱電偶鎳硅熱電偶(K型型)分度表分度表 （參考端溫度為（參考端溫度為0） 普通熱電偶，測(cè)量氣體、蒸汽、液體等，棒形結(jié)構(gòu)；普通熱電偶，測(cè)量氣體、蒸汽、液體等，棒形結(jié)構(gòu)； 薄膜熱電偶，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快用于火箭噴嘴溫度測(cè)量，結(jié)構(gòu)較??；薄膜熱電偶，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快用于火箭噴嘴溫度測(cè)量，結(jié)構(gòu)較?。?鎧裝熱電偶，熱容小，用以測(cè)量狹小對(duì)象，可彎曲；鎧裝熱電偶，熱容小，用以測(cè)量狹小對(duì)象，可彎曲； 表面熱電偶，用于弧形表面物體測(cè)溫；表面熱電偶，用于弧形表面物體測(cè)溫； 消耗式熱電偶，主要用于鋼水溫度測(cè)量。消耗式熱電偶，主要用于鋼水溫度測(cè)量。a)a)普通熱電偶普通熱電偶 b)b)薄膜熱電偶薄膜熱電

21、偶 c)c)鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶測(cè)量氣體、蒸汽、液體等測(cè)量氣體、蒸汽、液體等用于火箭、用于火箭、飛機(jī)噴嘴等飛機(jī)噴嘴等溫度測(cè)量溫度測(cè)量用以測(cè)量狹用以測(cè)量狹小對(duì)象，小對(duì)象，結(jié)構(gòu)細(xì)長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)細(xì)長(zhǎng)、可彎曲。可彎曲。這種熱電偶，特別適用于測(cè)這種熱電偶，特別適用于測(cè)量高溫爐溫度分布，可反復(fù)量高溫爐溫度分布，可反復(fù)彎曲，耐溫可達(dá)彎曲，耐溫可達(dá)1250。熱電偶的插頭部分也可耐熱電偶的插頭部分也可耐425的高溫，可以直接安裝的高溫，可以直接安裝在爐內(nèi)。在爐內(nèi)。Nanmac還提供與之匹配的接還提供與之匹配的接線盒，可以一起固定在爐內(nèi)。線盒，可以一起固定在爐內(nèi)。 l 物理性能穩(wěn)定，熱電特性不隨時(shí)間改變；l 化學(xué)性能穩(wěn)

22、定，保證不同介質(zhì)中測(cè)量時(shí)不被腐蝕；l 熱電勢(shì)高，導(dǎo)電率高，且電阻溫度系數(shù)??；l 復(fù)現(xiàn)性好，便于成批生產(chǎn)。（一）熱電偶材料滿足的條件：（一）熱電偶材料滿足的條件： 1鉑鉑銠熱電偶(S型) 分度號(hào)LB3工業(yè)用熱電偶絲：0.5mm，實(shí)驗(yàn)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(cè)量溫度：長(zhǎng)期：1300、短期：1600。特點(diǎn)：n 材料性能穩(wěn)定，測(cè)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(shí)驗(yàn)室或校驗(yàn)其它熱電偶。n 測(cè)量溫度較高，一般用來(lái)測(cè)量1000以上高溫。n 在高溫還原性氣體中（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

23、較高。n 熱電勢(shì)較弱。 （二）熱電偶常用材料（二）熱電偶常用材料 2鎳鉻鎳硅(鎳鋁)熱電偶(K型) 分度號(hào)EU2工業(yè)用熱電偶絲： 1.22.5mm，實(shí)驗(yàn)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(cè)量溫度：長(zhǎng)期1000，短期1300。特點(diǎn)：u 價(jià)格比較便宜，在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。u 高溫下抗氧化、腐蝕能力強(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(shì)大，但精度不如S。 3鎳鉻考銅熱電偶(E型) 分度號(hào)為EA2工業(yè)用熱電偶絲:1.22mm，實(shí)驗(yàn)

24、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(cè)量溫度：長(zhǎng)期600，短期800。特點(diǎn)：l 價(jià)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(shì)最大。l 氣態(tài)硫化物對(duì)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。 4鉑銠30鉑銠6熱電偶(B型) 分度號(hào)為L(zhǎng)L2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(cè)量溫度：長(zhǎng)期可到1600，短期可達(dá)1800。特點(diǎn)：l 材料性能穩(wěn)定，測(cè)量精度高。l 還原性氣體中易被侵蝕。l 低溫?zé)犭妱?shì)極小，冷端溫度在50以下可不加補(bǔ)償。l 成本高。 幾種持殊用途的熱電偶（1 1

25、）銥和銥合金熱電偶）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(cè)量高達(dá)2100的高溫。（2 2）鎢錸熱電偶）鎢錸熱電偶 是60年代發(fā)展起來(lái)的，是目前一種較好的高溫?zé)犭娕?，可使用在真空惰性氣體介質(zhì)或氫氣介質(zhì)中，但高溫抗氧能力差。國(guó)產(chǎn)鎢錸-鎢錸20熱電偶使用溫度范圍3002000分度精度為1。（3 3）金鐵）金鐵鎳鉻熱電偶鎳鉻熱電偶 主要用在低溫測(cè)量，可在2273K范圍內(nèi)使用，靈敏度約為10V。（4 4）鈀）鈀鉑銥鉑銥1515熱電偶熱電偶 是一種高輸出性能的熱電偶，在1398時(shí)的熱電勢(shì)為47.255mV，比鉑鉑銠10熱電偶在同樣溫度下的熱電勢(shì)高出3倍，因而可配用靈敏度較低的指示儀表

26、，常應(yīng)用于航空工業(yè)。 （6 6）銅）銅康銅熱電偶，分度號(hào)康銅熱電偶，分度號(hào)MKMK 熱電偶的熱電勢(shì)略高于鎳鉻-鎳硅熱電偶，約為43V/。復(fù)現(xiàn)性好，穩(wěn)定性好，精度高，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)是銅易氧化，廣泛用于20K473K的低溫實(shí)驗(yàn)室測(cè)量中。 （5 5）鐵）鐵康銅熱電偶，分度號(hào)康銅熱電偶，分度號(hào)TKTK 靈敏度高，約為53V/，線性度好，價(jià)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。 貼片式貼片式薄膜式薄膜式 大多數(shù)金屬導(dǎo)體和半導(dǎo)體的電阻率都隨溫度大多數(shù)金屬導(dǎo)體和半導(dǎo)體的電阻率都隨溫度而變化，熱（敏）電阻傳感器就是通過(guò)這個(gè)而變化，熱（敏）電阻傳感器就是通

27、過(guò)這個(gè)特性來(lái)測(cè)試溫度特性來(lái)測(cè)試溫度 金屬電阻隨溫度變化的特性金屬電阻隨溫度變化的特性 式中 電阻溫度系數(shù)（1/ oC）。由于并不是一個(gè)常數(shù)，而是溫度的函數(shù)，所以只有在一定溫度范圍內(nèi)，才能近似也視為一個(gè)常數(shù)。常用的金屬材料常用的金屬材料鉑熱電阻：分度號(hào)BA，-200850 oC，在0 oC以上，電阻與 溫度的關(guān)系近似線性關(guān)系，性能穩(wěn)定，常作標(biāo) 準(zhǔn)溫度計(jì)。銅 電 阻：分度號(hào)Cu，-50180 oC，靈敏度高，價(jià)格便宜。-200-200OO +0+0850850 式中：式中： 0RtR為溫度為溫度 00 C和和 0tC時(shí)的電阻值時(shí)的電阻值t值的大小與值的大小與有關(guān)有關(guān)2301100tRRAtBtC

28、tt201tRRAtBt0010,100RR分度號(hào)分度號(hào)分別為：分別為：PtPt1010、PtPt100100 目前我國(guó)規(guī)定工業(yè)用鉑熱目前我國(guó)規(guī)定工業(yè)用鉑熱電阻有兩種電阻有兩種公稱(chēng)值公稱(chēng)值： 國(guó)際溫標(biāo)國(guó)際溫標(biāo)ITS90ITS90標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)中中, A、B、C 常數(shù)規(guī)定為；常數(shù)規(guī)定為；3721243.9083 10/5.775 10/4.183 10/ACBCCC 201tRRAtBt2301100tRRAtBtC tt其他熱電阻其他熱電阻 銅銅絲可以用來(lái)制造絲可以用來(lái)制造-50150 范圍的工業(yè)用電阻溫度計(jì)。電阻范圍的工業(yè)用電阻溫度計(jì)。電阻 的的阻值變化率與溫度之間的關(guān)系接近于線性，靈敏度比較高阻

29、值變化率與溫度之間的關(guān)系接近于線性，靈敏度比較高 鎳鎳使用溫度范圍是使用溫度范圍是-50-50100100和和-50-50150 150 ，非線性嚴(yán)重，但材料，非線性嚴(yán)重，但材料提取也困難，目前應(yīng)用較少。但靈敏度都較高，穩(wěn)定性好，在自動(dòng)恒提取也困難，目前應(yīng)用較少。但靈敏度都較高，穩(wěn)定性好，在自動(dòng)恒溫和溫度補(bǔ)償方面的應(yīng)用較多。（我國(guó)定為標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻）溫和溫度補(bǔ)償方面的應(yīng)用較多。（我國(guó)定為標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻） 銦銦電阻適宜在電阻適宜在-269-269-258-258溫度范圍內(nèi)使用，測(cè)溫精度高，靈敏度溫度范圍內(nèi)使用，測(cè)溫精度高，靈敏度是鉑電阻的是鉑電阻的1010倍，但是復(fù)現(xiàn)性差。倍，但是復(fù)現(xiàn)性差。 錳錳電

30、阻適宜在電阻適宜在-271-271-210-210溫度范圍內(nèi)使用，靈敏度高，但是質(zhì)脆溫度范圍內(nèi)使用，靈敏度高，但是質(zhì)脆易損壞。易損壞。使用注意事項(xiàng)（1）自熱誤差）自熱誤差 工作電流，產(chǎn)生溫度升高，電阻產(chǎn)生變化。工作電流，產(chǎn)生溫度升高，電阻產(chǎn)生變化。 限制工作電流限制工作電流（2）引線誤差）引線誤差 線路中其他導(dǎo)線在不同溫度下，對(duì)于電阻線路中其他導(dǎo)線在不同溫度下，對(duì)于電阻 的影響。的影響。 三線制或者四線制三線制或者四線制熱敏電阻結(jié)構(gòu)及符號(hào)熱敏電阻結(jié)構(gòu)及符號(hào) 熱敏電阻類(lèi)型熱敏電阻類(lèi)型(三種)PTC熱敏電阻：當(dāng)溫度超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，其電阻 隨溫度升高而快速增大，具有正 溫度系數(shù)。CTR熱敏電阻：在某

31、一溫度值處電阻值急劇變化， 具有臨界溫度系數(shù)。NTC熱敏電阻：具有很高的負(fù)溫度系數(shù)。 PTC 型 CTR 型 NTC 型 PTC熱敏電阻的工作溫度范圍較窄，正溫度系數(shù)熱敏電熱敏電阻的工作溫度范圍較窄，正溫度系數(shù)熱敏電阻器的電阻阻器的電阻溫度特性可近似用下面的實(shí)驗(yàn)公式表示：溫度特性可近似用下面的實(shí)驗(yàn)公式表示： RT、RT0溫度分別為溫度分別為T(mén)、T0時(shí)的電阻值；時(shí)的電阻值； BP正溫度系數(shù)熱敏電阻器的材料常數(shù)。正溫度系數(shù)熱敏電阻器的材料常數(shù)。0exp0TTBRRPTTPPTPTPTTtpBTTBRTTBRBdTdRR00expexp100可見(jiàn)：可見(jiàn)： 正溫度系數(shù)熱敏電阻器的電阻溫度系數(shù)正溫度系數(shù)

32、熱敏電阻器的電阻溫度系數(shù)tptp ，正好等于它的材料常數(shù)正好等于它的材料常數(shù)B BP P的值。的值。 一、一、PTC熱敏電阻熱敏電阻 PTC熱敏電阻主要采用熱敏電阻主要采用BaTiO3系列的材料，當(dāng)溫度超系列的材料，當(dāng)溫度超過(guò)某一過(guò)某一 值時(shí)，其電阻值朝正的方向快速變化，其用值時(shí)，其電阻值朝正的方向快速變化，其用途主要是彩電消磁途主要是彩電消磁 ，各種電器設(shè)備的過(guò)熱保護(hù)，發(fā)，各種電器設(shè)備的過(guò)熱保護(hù)，發(fā)熱源的定溫控制，也可以作為限流元件使用。熱源的定溫控制，也可以作為限流元件使用。空氣加熱用空氣加熱用PTC熱敏電阻熱敏電阻過(guò)熱保護(hù)過(guò)熱保護(hù)PTC熱敏電阻熱敏電阻二、二、NTC熱敏電阻熱敏電阻負(fù)溫度

33、系數(shù)型負(fù)溫度系數(shù)型 熱敏電阻特性曲線熱敏電阻特性曲線 TRB B ，NTCNTC熱敏電阻材料常數(shù)。熱敏電阻材料常數(shù)。， 溫度為溫度為T(mén) T時(shí)的電阻值；時(shí)的電阻值； RT = R0 expB(1/T 1/T0)優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)：點(diǎn)： (1) (1) 熱敏電阻的溫度系數(shù)比金屬大（熱敏電阻的溫度系數(shù)比金屬大（1010100100倍）倍） (2) (2) 電阻率大，體積小，熱慣性小，不需要溫度補(bǔ)電阻率大，體積小，熱慣性小，不需要溫度補(bǔ)償適于測(cè)量點(diǎn)溫、表面溫度及快速變化的溫度。償適于測(cè)量點(diǎn)溫、表面溫度及快速變化的溫度。 (3) (3) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)械性能好。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)械性能好。缺缺 點(diǎn)：線性度較差，復(fù)現(xiàn)性和互

34、換性較差。點(diǎn)：線性度較差，復(fù)現(xiàn)性和互換性較差。 紅外輻射俗稱(chēng)紅外輻射俗稱(chēng)紅外線，紅外線，是一種不可見(jiàn)光，其光譜位于是一種不可見(jiàn)光，其光譜位于可見(jiàn)光中紅色可見(jiàn)光中紅色以外，所以稱(chēng)以外，所以稱(chēng)紅外線紅外線，波長(zhǎng)約，波長(zhǎng)約 0.751000m。760nm400nm 可見(jiàn)可見(jiàn)光光 電電 磁磁 波波 譜譜紅外線紅外線 紫外紫外線線 射射 線線X射線射線長(zhǎng)波無(wú)線電波長(zhǎng)波無(wú)線電波61010101410181022102104108101210161020102410010頻率頻率Hz1610810波長(zhǎng)波長(zhǎng)m4104100108101210短波無(wú)線電波短波無(wú)線電波 紅外探測(cè)器主要有兩大類(lèi)型紅外探測(cè)器主要有兩大

35、類(lèi)型：1 1） （熱電型）（熱電型）熱探測(cè)器熱探測(cè)器 包括有：包括有：熱釋電元件熱釋電元件、熱敏電阻、熱電偶等；、熱敏電阻、熱電偶等；2 2） （量子型）（量子型）光子探測(cè)器光子探測(cè)器 利用某些半導(dǎo)體材料在紅外輻射的照射下產(chǎn)生光電子利用某些半導(dǎo)體材料在紅外輻射的照射下產(chǎn)生光電子效應(yīng)，使材料電學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化；效應(yīng)，使材料電學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化； 其中有：光敏電阻、光敏管、光電池等。其中有：光敏電阻、光敏管、光電池等。 q 量子型光子探測(cè)器與光電傳感器原理相同，量子型光子探測(cè)器與光電傳感器原理相同， 本節(jié)主要介紹熱本節(jié)主要介紹熱釋釋電型紅外探測(cè)器。電型紅外探測(cè)器。首先將光輻射能變成首先將光輻射能變成材料

36、自身的溫度，利用器件對(duì)溫材料自身的溫度，利用器件對(duì)溫度的敏感特性將溫度變化轉(zhuǎn)換為度的敏感特性將溫度變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；包括了電信號(hào)；包括了光光熱熱電電，兩，兩次信息變換過(guò)程。次信息變換過(guò)程。 晶體受熱時(shí)，由于溫度變化改變晶體受熱時(shí)，由于溫度變化改變了原子排列，晶體自然極化，在了原子排列，晶體自然極化，在兩端產(chǎn)生數(shù)量相同，符號(hào)相反的兩端產(chǎn)生數(shù)量相同，符號(hào)相反的電荷。這種由于熱化產(chǎn)生的電極電荷。這種由于熱化產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象，稱(chēng)為化現(xiàn)象，稱(chēng)為稱(chēng)熱釋電效應(yīng)稱(chēng)熱釋電效應(yīng)。黑色膜黑色膜電極電極透明電極透明電極溫度一定時(shí)，溫度一定時(shí)，極化產(chǎn)生的電荷被附極化產(chǎn)生的電荷被附集在外表的自由電荷慢慢中和掉，集在外表的

37、自由電荷慢慢中和掉，不顯電性不顯電性；TTONOFF熱釋電元件可視為電流源，熱釋電材料只有在熱釋電元件可視為電流源，熱釋電材料只有在溫度變化溫度變化時(shí)才產(chǎn)生電流：時(shí)才產(chǎn)生電流：熱熱釋釋電電元元件件式中：式中：S S 元件面積；元件面積； 熱釋電系數(shù)；熱釋電系數(shù)；dtdTSIs/只與熱釋電材料的溫度變化率有關(guān)，與只與熱釋電材料的溫度變化率有關(guān)，與溫度溫度本身無(wú)關(guān)。本身無(wú)關(guān)。熱釋電傳感器只能檢測(cè)變化的信號(hào)，檢測(cè)時(shí)輻射源熱釋電傳感器只能檢測(cè)變化的信號(hào)，檢測(cè)時(shí)輻射源必須必須晃動(dòng)晃動(dòng)才有信號(hào)輸出。才有信號(hào)輸出。2. 熱釋電元件及等效電路熱釋電元件及等效電路鉭酸鋰鉭酸鋰,硫酸硫酸三甘肽及鈦三甘肽及鈦鋯酸鉛

38、鋯酸鉛場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管 紅外傳感器主要用于紅外傳感器主要用于紅外測(cè)溫、遙控器、紅外監(jiān)控報(bào)警器；紅外測(cè)溫、遙控器、紅外監(jiān)控報(bào)警器；紅外攝象機(jī)、夜視鏡；紅外攝象機(jī)、夜視鏡；控制裝置：自動(dòng)門(mén)、自動(dòng)水龍頭等；控制裝置：自動(dòng)門(mén)、自動(dòng)水龍頭等；紅外無(wú)損檢測(cè)：通過(guò)測(cè)量熱流或熱量來(lái)檢測(cè)、紅外無(wú)損檢測(cè)：通過(guò)測(cè)量熱流或熱量來(lái)檢測(cè)、 鑒定金屬或非金屬材料的質(zhì)量和內(nèi)部缺陷；鑒定金屬或非金屬材料的質(zhì)量和內(nèi)部缺陷；紅外成像技術(shù)紅外成像技術(shù):紅外變像管成像、紅外攝像管成紅外變像管成像、紅外攝像管成像、電荷耦合器件（像、電荷耦合器件（CCD）成像。）成像。 熱釋電紅外報(bào)警控制電路熱釋電紅外報(bào)警控制電路 人體輻射紅外線波長(zhǎng)大致為人體輻射紅外線波長(zhǎng)大致為612m，溫度，溫度36 37 人活動(dòng)的頻率范圍一般在人活動(dòng)的頻率范圍一般在0.110Hz之間；之間； 熱釋電元件可檢測(cè)到熱釋電元件可檢測(cè)到10m距離距離，85的水平視角范圍；的水平視角范圍； 傳感器將傳感器將熱熱電電信號(hào)送運(yùn)放信號(hào)送運(yùn)放A放大，反饋電阻可調(diào)節(jié)放大倍數(shù)；放大，反饋電阻可調(diào)節(jié)放大倍數(shù)； 低通輸出一定幅值的直流信號(hào)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器告警。低通輸出一定幅值的直流信號(hào)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器告警。報(bào)警F 222hipp 111333通過(guò)菲涅爾透鏡放大了，通過(guò)菲涅爾透鏡放大了，