sensor溫度傳感器

1、主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：概概 論論 溫度傳感器是實現(xiàn)溫度檢測和控制的重要器件。在種類繁多的傳感器中，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溫度是與人類生活息息相關(guān)的物理量。l人類社會中，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、科研、國防、醫(yī)學(xué)及環(huán)保等部門都與溫度有著密切的關(guān)系。l工業(yè)生產(chǎn)自動化流程，溫度測量點要占全部測量點的一半左右。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，人類離不開溫度，當(dāng)然也離不開溫度傳感器。因此，人類離不開溫度，當(dāng)然也離不開溫度傳感器。溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 溫度標(biāo)志著物溫度標(biāo)志著物質(zhì)內(nèi)部大量分子無質(zhì)內(nèi)部大量分子無規(guī)則運(yùn)動的劇烈程

2、規(guī)則運(yùn)動的劇烈程度。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)動越劇烈。運(yùn)動越劇烈。 模擬圖模擬圖：在一個密閉的空間里，氣體分子在高溫時的：在一個密閉的空間里，氣體分子在高溫時的運(yùn)動速度比低溫時快！運(yùn)動速度比低溫時快！低溫低溫高溫高溫 3.1.1. 3.1.1. 華氏度：冰點是華氏度：冰點是32F, 沸點為沸點為212F測溫方法測溫方法測溫原理測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雙金屬溫度計玻璃管液體溫度計玻璃管液體溫度計氣體溫度計、壓力溫度計氣體溫度計、壓力溫度計電阻變化電阻

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)高溫計光學(xué)高溫計全輻射高溫計全輻射高溫計比色高溫計比色高溫計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2.壓力溫度計3.雙金屬溫度計膨脹式測溫是基于物體受熱時產(chǎn)生膨脹的原理膨脹式溫度計種類很多，按膨脹基體可分成液體膨脹式玻璃溫度計、液體或氣體膨脹式壓力溫度計及固體膨脹式雙金屬溫度計。3.2.1 玻璃溫度計玻璃溫度計玻璃液體溫度計簡稱玻璃溫度計，是一種直讀式儀表。水銀是玻璃溫度計最常用的液體，其凝固點為-38.9、測溫上限為538。玻璃溫度計特點：結(jié)構(gòu)簡單，制作容易，價格低廉，測溫范圍較廣，安裝使用方便，現(xiàn)場直接讀數(shù)，一般無需能源，易破損，測溫值難自動遠(yuǎn)傳記錄，精度差（0.2 ），抗震能力差。玻璃溫度計的分類： 全浸式：測溫準(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)玻璃溫度計形工業(yè)玻璃溫度計3.2.2 壓力溫度傳感器壓力溫度傳感器壓力溫度計是根據(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)系的原理實現(xiàn)其測溫功能的。壓力溫度計的典型結(jié)構(gòu)示意圖這類壓力溫度計其毛細(xì)管細(xì)而長(規(guī)格為160m)它的作用主要是傳遞壓力，長度愈長，則使溫度計響應(yīng)愈慢，在長度相等條件下，管愈細(xì)，則準(zhǔn)確度愈高。壓力溫度計和玻璃溫度計相比，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。 電接點壓力式溫度電接點壓力式溫度計計3.2.3雙金屬溫度計雙金屬溫度計固體長度隨溫度變化

6、的情況可用下式表示：基于固體受熱膨脹原理，測量溫度通常是把兩片線膨脹系數(shù)差異相對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，因雙金屬片的兩種不同材料線膨脹系數(shù)差異相對很大而產(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原理圖：10101LLk tt雙金屬溫度計原理圖雙金屬溫度計的感溫雙金屬元件的形狀是螺旋型，其測溫范圍大致為-80600，精度等級通常為1.5級左右。雙金屬溫度計抗振性好，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熱電勢熱電勢AB1. 接觸電

7、勢接觸電勢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的接觸處會的接觸處會發(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)散引起的自建電場阻礙電，擴(kuò)散引起的自建電場阻礙擴(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，將形成電勢差。衡時，將形成電勢差。AB( )lnAABBNKTETeN 冷端冷端接觸電勢

8、為接觸電勢為：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 對對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)生溫差電動勢；產(chǎn)生溫差電動勢； 產(chǎn)生這個電勢是由于導(dǎo)體內(nèi)自由電子在高溫端具有產(chǎn)生這個電勢是由于導(dǎo)體內(nèi)自由電子在高溫端具有較大的動能，會向低溫端擴(kuò)散，由于高溫端失去電較大的動

9、能，會向低溫端擴(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（湯姆遜電勢）溫差電勢（湯姆遜電勢） A A、B B 兩導(dǎo)體構(gòu)成閉合回路總的溫差電勢為兩導(dǎo)體構(gòu)成閉合回路總的溫差電勢為：000,()TABABTeT TeT TdT 、兩個導(dǎo)體的單一導(dǎo)體的溫差電勢分別為、兩個導(dǎo)體的單一導(dǎo)體的溫差電勢分別為 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），無論兩端點

10、溫），無論兩端點溫度如何，總熱電勢度如何，總熱電勢EAB為零；為零；2. 如果熱電偶兩接點如果熱電偶兩接點溫度相同溫度相同（T = T0）時，）時，A、B 材料不同，材料不同，回路總電勢回路總電勢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)生熱電勢的必要條件。，這是熱電偶產(chǎn)生熱電勢的必要條件。4. 導(dǎo)體材料確定后，熱電動勢的大小只與兩端溫度有關(guān)，與幾導(dǎo)體材料確定后，熱電動勢的大小只與兩端溫度有關(guān)，與幾何形狀無關(guān)。若一段溫度不變，那熱電動勢就是何形狀無關(guān)。若一段溫度不變，那熱電動勢就是T的單值函的

11、單值函數(shù)，是熱電偶測溫的原理。數(shù)，是熱電偶測溫的原理。 根據(jù)兩導(dǎo)體的根據(jù)兩導(dǎo)體的接觸電勢接觸電勢和和溫差電勢溫差電勢， 熱電偶熱電偶總的熱電勢總的熱電勢為為：000,ln()TAABABTBNKET TTTdTeN 000,ABCABBCCAET TETETET：則有：則有： 000,ABCABABABET TETETET TeeeT測量儀器測量儀器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， 實際測量時，利用這一性實際測量時，利用這一性 質(zhì)，質(zhì)， 對對冷端溫度不為零度冷端溫度不為零度時的熱時的熱 電勢修正以及冷端延伸引線進(jìn)電勢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查熱端溫度值如何由熱電偶的熱電勢查熱端溫度值 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 計算修正: E(t,0)=E(t,t0)+E(t

13、0,0) 例，S型熱電偶工作時自由端溫度25現(xiàn)測得電勢為7.3mv，求實際溫度。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 再查表得對應(yīng)的實際溫度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 熱電偶可以測量上千度高溫，并且精度高、性能好，熱電偶可以測量上千度高溫，并且精度高、性能好，這是其它接觸式溫度傳感器無法替代的。這是其它接觸式溫度傳感器無法替代的。 國際電工委員會國際電工委員會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 動動 勢勢 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，測量氣體、蒸汽、液體等，棒形結(jié)構(gòu)；普通熱電偶，測量氣體、蒸汽、液體等，棒形結(jié)構(gòu)； 薄膜熱電偶，動態(tài)響應(yīng)快用于火箭噴嘴溫度測量，結(jié)構(gòu)較薄；薄膜熱電偶，動態(tài)響應(yīng)快用于火箭噴嘴溫度測量，結(jié)構(gòu)較??； 鎧裝熱電偶，熱容小，用以測量狹小對象，可彎曲；鎧裝熱電偶，熱容小，用以測量狹小對象，可彎曲； 表面熱電偶，用于弧形表面物體測溫；表面熱電偶，用于弧形表面物體測溫； 消耗式熱電偶，主要用于鋼水溫度測量。消耗式熱電偶，主要用于鋼水溫度測量。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量氣體、蒸汽、液體等測量氣體、蒸汽、液體等用于火箭、用于火箭、飛機(jī)噴嘴等飛機(jī)噴嘴等溫度測量溫度測量用以測量狹用以測量狹小對象，小對象，結(jié)構(gòu)細(xì)長、結(jié)構(gòu)細(xì)長、可彎曲?？蓮澢＿@種熱電偶，特別適用于測這種熱電偶，特別適用于測量高溫爐溫度分布，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，熱電特性不隨時間改變；l 化學(xué)性能穩(wěn)

22、定，保證不同介質(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 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：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：u 價格比較便宜，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，熱電勢大，但精度不如S。 3鎳鉻考銅熱電偶(E型) 分度號為EA2工業(yè)用熱電偶絲:1.22mm，實驗

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）。測量溫度：長期600，短期800。特點：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 氣態(tài)硫化物對熱電偶有腐蝕作用?？笺~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) 分度號為LL2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：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)犭妱輼O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

26、，常應(yīng)用于航空工業(yè)。 （6 6）銅）銅康銅熱電偶，分度號康銅熱電偶，分度號MKMK 熱電偶的熱電勢略高于鎳鉻-鎳硅熱電偶，約為43V/。復(fù)現(xiàn)性好，穩(wěn)定性好，精度高，價格便宜。缺點是銅易氧化，廣泛用于20K473K的低溫實驗室測量中。 （5 5）鐵）鐵康銅熱電偶，分度號康銅熱電偶，分度號TKTK 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這個而變化，熱（敏）電阻傳感器就是通

27、過這個特性來測試溫度特性來測試溫度 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常數(shù)。常用的金屬材料常用的金屬材料鉑熱電阻：分度號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。銅 電 阻：分度號Cu，-50180 oC，靈敏度高，價格便宜。-200-200OO +0+0850850 式中：式中： 0RtR為溫度為溫度 00 C和和 0tC時的電阻值時的電阻值t值的大小與值的大小與有關(guān)有關(guān)2301100tRRAtBtC

28、tt201tRRAtBt0010,100RR分度號分度號分別為：分別為：PtPt1010、PtPt100100 目前我國規(guī)定工業(yè)用鉑熱目前我國規(guī)定工業(yè)用鉑熱電阻有兩種電阻有兩種公稱值公稱值： 國際溫標(biāo)國際溫標(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 銅銅絲可以用來制造絲可以用來制造-50150 范圍的工業(yè)用電阻溫度計。電阻范圍的工業(yè)用電阻溫度計。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，在自動恒溫和溫度補(bǔ)償方面的應(yīng)用較多。（我國定為標(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，測溫精度高，靈敏度溫度范圍內(nèi)使用，測溫精度高，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（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，對于電阻線路中其他導(dǎo)線在不同溫度下，對于電阻 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)及符號熱敏電阻結(jié)構(gòu)及符號 熱敏電阻類型熱敏電阻類型(三種)PTC熱敏電阻：當(dāng)溫度超過某一數(shù)值時，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驗公式表示：溫度特性可近似用下面的實驗公式表示： RT、RT0溫度分別為溫度分別為T、T0時的電阻值；時的電阻值； 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：可見： 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)溫度超過某一過某一 值時，其電阻值朝正的方向快速變化，其用值時，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)備的過熱保護(hù)，發(fā)，各種電器設(shè)備的過熱保護(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?？諝饧訜嵊每諝饧訜嵊肞TC熱敏電阻熱敏電阻過熱保護(hù)過熱保護(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 T時的電阻值；時的電阻值； RT = R0 expB(1/T 1/T0)優(yōu)優(yōu) 點：點： (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)償適于測量點溫、表面溫度及快速變化的溫度。償適于測量點溫、表面溫度及快速變化的溫度。 (3) (3) 結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)械性能好。結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)械性能好。缺缺 點：線性度較差，復(fù)現(xiàn)性和互

34、換性較差。點：線性度較差，復(fù)現(xiàn)性和互換性較差。 紅外輻射俗稱紅外輻射俗稱紅外線，紅外線，是一種不可見光，其光譜位于是一種不可見光，其光譜位于可見光中紅色可見光中紅色以外，所以稱以外，所以稱紅外線紅外線，波長約，波長約 0.751000m。760nm400nm 可見可見光光 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射線射線長波無線電波長波無線電波61010101410181022102104108101210161020102410010頻率頻率Hz1610810波長波長m4104100108101210短波無線電波短波無線電波 紅外探測器主要有兩大類型紅外探測器主要有兩大

35、類型：1 1） （熱電型）（熱電型）熱探測器熱探測器 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）光子探測器光子探測器 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 量子型光子探測器與光電傳感器原理相同，量子型光子探測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器。電型紅外探測器。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，利用器件對溫材料自身的溫度，利用器件對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；包括了電信號；包括了光光熱熱電電，兩，兩次信息變換過程。次信息變換過程。 晶體受熱時，由于溫度變化改變晶體受熱時，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，符號相反的兩端產(chǎn)生數(shù)量相同，符號相反的電荷。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，稱為化現(xiàn)象，稱為稱熱釋電效應(yīng)稱熱釋電效應(yīng)。黑色膜黑色膜電極電極透明電極透明電極溫度一定時，溫度一定時，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才產(chǎn)生電流：時才產(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)，與溫度溫度本身無關(guān)。本身無關(guān)。熱釋電傳感器只能檢測變化的信號，檢測時輻射源熱釋電傳感器只能檢測變化的信號，檢測時輻射源必須必須晃動晃動才有信號輸出。才有信號輸出。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、鋯酸鉛場效應(yīng)管場效應(yīng)管 紅外傳感器主要用于紅外傳感器主要用于紅外測溫、遙控器、紅外監(jiān)控報警器；紅外測溫、遙控器、紅外監(jiān)控報警器；紅外攝象機(jī)、夜視鏡；紅外攝象機(jī)、夜視鏡；控制裝置：自動門、自動水龍頭等；控制裝置：自動門、自動水龍頭等；紅外無損檢測：通過測量熱流或熱量來檢測、紅外無損檢測：通過測量熱流或熱量來檢測、 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。 熱釋電紅外報警控制電路熱釋電紅外報警控制電路 人體輻射紅外線波長大致為人體輻射紅外線波長大致為612m，溫度，溫度36 37 人活動的頻率范圍一般在人活動的頻率范圍一般在0.110Hz之間；之間； 熱釋電元件可檢測到熱釋電元件可檢測到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送運(yùn)放信號送運(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驅(qū)動蜂鳴器告警。低通輸出一定幅值的直流信號驅(qū)動蜂鳴器告警。報警F 222hipp 111333通過菲涅爾透鏡放大了，通過菲涅爾透鏡放大了，