傳感與檢測(cè)技術(shù)CH2

1、正版可修改PPT課件傳感與檢測(cè)技術(shù)CH2 傳感與檢測(cè)技術(shù)模塊二 溫度傳感器的應(yīng)用模塊二 溫度傳感器的應(yīng)用模塊學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握溫度傳感器的種類(lèi)、特性、主要參數(shù)和選用方法；2.能熟練對(duì)溫度傳感器進(jìn)行檢測(cè)；3.能正確安裝使用溫度傳感器；4.能分析溫度傳感器的信號(hào)檢測(cè)和轉(zhuǎn)換電路工作原理，并能進(jìn)行熟練調(diào)試。項(xiàng)目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用任務(wù)描述：利用熱敏電阻制作和調(diào)試冰箱溫度測(cè)量電路，測(cè)溫范圍-1030時(shí)誤差不大于1。項(xiàng)目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.能根據(jù)熱敏電阻溫度傳感器特性正確選用熱敏電阻；2.能識(shí)別和檢測(cè)熱敏電阻質(zhì)量；3.能分析熱敏電阻測(cè)溫電路的信號(hào)檢測(cè)和轉(zhuǎn)換電路的工

2、作原理；4.掌握溫度表測(cè)溫電路的調(diào)試方法。項(xiàng)目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：工具：電烙鐵、鑷子、偏口鉗、螺絲刀等常用電子裝接工具。儀器、儀表：穩(wěn)壓電源、萬(wàn)用表、水銀溫度計(jì)。項(xiàng)目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用器件、材料：表2-1元件、材料清單序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)單位數(shù)量1熱敏電阻NTC10K個(gè)12集成運(yùn)算放大器LM358個(gè)13微調(diào)電位器5k個(gè)24電壓表頭5V個(gè)15電阻20K個(gè)26電阻10K個(gè)27電阻51K個(gè)28電阻200K個(gè)29盛水容器大于1升個(gè)110焊錫絲米111電路板或面包板75mm*150mm塊12導(dǎo)線米213松香盒1項(xiàng)目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用任務(wù)一熱敏電阻的識(shí)別、檢

3、測(cè)和選用知識(shí)準(zhǔn)備：1.熱敏電阻的特性熱敏電阻由金屬氧化物或陶瓷半導(dǎo)體材料經(jīng)成型、燒結(jié)等工藝制成或由碳化硅材料制成按其特性來(lái)說(shuō)可分為兩類(lèi)一類(lèi)是其阻值隨溫度升高而增大稱(chēng)為正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC另一類(lèi)是其阻值隨溫度的升高而減小稱(chēng)為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTC。項(xiàng)目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用NTC熱敏電阻的阻值R與溫度TK之間的關(guān)系式為:Rt=R0exp(B1/T-1/T0)（2.1）式中：R0熱力學(xué)溫度為T(mén)0K時(shí)的電阻值B為常數(shù)一般為30005000。不同型號(hào)NTC熱敏電阻的測(cè)溫范圍不同一般為-50+300。項(xiàng)目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用2.熱敏電阻溫度傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高(即

4、溫度每變化一度時(shí)電阻值的變化量大)價(jià)格低廉。項(xiàng)目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用缺點(diǎn):（1）線性度較差尤其是突變型正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC的線性度很差通常作為開(kāi)關(guān)器件用于溫度開(kāi)關(guān)、限流或加熱元件負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTC經(jīng)過(guò)采取工藝措施線性有所改善在一定溫度范圍內(nèi)可近似為線性當(dāng)作溫度傳感器可用于小溫度范圍內(nèi)的低精度測(cè)量如空調(diào)器、冰箱等。項(xiàng)目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用（2）互換性差。由于制造上的分散性同一型號(hào)不同個(gè)體的熱敏電阻其特性不盡相同R0相差3%5%B值相差3%左右。通常測(cè)試儀表和傳感器由廠方配套調(diào)試、供應(yīng)出廠后不可互換。3存在老化、阻值緩變現(xiàn)象。因此以熱敏電阻為傳感器溫度儀表一般

5、每23年需要校驗(yàn)一次。項(xiàng)目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用應(yīng)用熱敏電阻器時(shí)，必須對(duì)它的幾個(gè)比較重要的參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。一般來(lái)說(shuō)，熱敏電阻器對(duì)溫度的敏感性高，所以不宜用表來(lái)測(cè)量它的阻值。這是因?yàn)槿f(wàn)用表的工作電流比較大，流過(guò)熱敏電阻器時(shí)會(huì)發(fā)熱而使阻值改變。但用萬(wàn)用表也可簡(jiǎn)易判斷熱敏電阻器能否工作，具體熱敏電阻器的檢測(cè)方法如下：項(xiàng)目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用將萬(wàn)用表?yè)艿綒W姆擋（視標(biāo)稱(chēng)電阻值確定擋位），用鱷魚(yú)夾代替表筆分別夾住熱敏電阻器的兩個(gè)引腳，記下此時(shí)的阻值；然后用手捏住熱敏電阻器，觀察萬(wàn)用表示數(shù)，此時(shí)會(huì)看到顯示的數(shù)據(jù)（指針會(huì)慢慢移動(dòng)）隨著溫度的升高而改變，這表明電阻值在逐漸改變（負(fù)溫度系數(shù)

6、熱敏電阻器阻值會(huì)變小，正溫度系數(shù)熱敏電阻器阻值會(huì)變大）。當(dāng)阻值改變到一定數(shù)值時(shí)，顯示數(shù)據(jù)會(huì)（指針）逐漸穩(wěn)定。若環(huán)境溫度接近體溫，則采用這種方法就不靈。這時(shí)可用電烙鐵或者開(kāi)水杯靠近或緊貼熱敏電阻器進(jìn)行加熱，同樣會(huì)看到阻值改變。這樣，則可證明這只溫度系數(shù)熱敏電阻器是好的。項(xiàng)目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用用萬(wàn)用表檢測(cè)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器時(shí)，需要注意熱敏電阻器上的標(biāo)稱(chēng)阻值與萬(wàn)用表的讀數(shù)不一定相等。這是由于標(biāo)稱(chēng)阻值是用專(zhuān)用儀器在25的條件下測(cè)得的，而用萬(wàn)用表測(cè)量時(shí)有一定的電流通過(guò)熱敏電阻器而產(chǎn)生熱量，而且環(huán)境溫度不一定正是25，所以不可避免地會(huì)產(chǎn)生誤差。項(xiàng)目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用任務(wù)實(shí)

7、施：檢測(cè)并記錄熱敏電阻的好壞。任務(wù)二熱敏電阻式溫度表電路制作（可用萬(wàn)能電路板制作電路，也可用面包板或模塊制作電路。）知識(shí)準(zhǔn)備：1、焊接方法：（1）準(zhǔn)備施焊準(zhǔn)備好焊錫絲和烙鐵。此時(shí)特別強(qiáng)調(diào)的施烙鐵頭部要保持干凈，即可以沾上焊錫（俗稱(chēng)吃錫）。項(xiàng)目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用（2）加熱焊件將烙鐵接觸焊接點(diǎn)，注意首先要保持烙鐵加熱焊件各部分，例如印制板上引線和焊盤(pán)都使之受熱，其次要注意讓烙鐵頭的扁平部分（較大部分）接觸熱容量較大的焊件，烙鐵頭的側(cè)面或邊緣部分接觸熱容量較小的焊件，以保持焊件均勻受熱。項(xiàng)目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用（3）熔化焊料當(dāng)焊件加熱到能熔化焊料的溫度后將焊絲置于焊點(diǎn)，

8、焊料開(kāi)始熔化并潤(rùn)濕焊點(diǎn)。（4）移開(kāi)焊錫當(dāng)熔化一定量的焊錫后將焊錫絲移開(kāi)。（5）移開(kāi)烙鐵當(dāng)焊錫完全潤(rùn)濕焊點(diǎn)后移開(kāi)烙鐵，注意移開(kāi)烙鐵的方向應(yīng)該是大致45的方向。項(xiàng)目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用2.焊接注意事項(xiàng)（1）選用合適的焊錫，應(yīng)選用焊接電子元件用的低熔點(diǎn)焊錫絲。（2）助焊劑，用25%的松香溶解在75%的酒精（重量比）中作為助焊劑。（3）電烙鐵使用前要上錫，具體方法是：將電烙鐵燒熱，待剛剛能熔化焊錫時(shí)，涂上助焊劑，再用焊錫均勻地涂在烙鐵頭上，使烙鐵頭均勻的吃上一層錫。（4）焊接方法，把焊盤(pán)和元件的引腳用細(xì)砂紙打磨干凈，涂上助焊劑。用烙鐵頭沾取適量焊錫，接觸焊點(diǎn)，待焊點(diǎn)上的焊錫全部熔化并浸沒(méi)

9、元件引線頭后，電烙鐵頭沿著元器件的引腳輕輕往上一提離開(kāi)焊點(diǎn)。項(xiàng)目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用（5）焊接時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，否則容易燙壞元件，必要時(shí)可用鑷子夾住管腳幫助散熱。（6）焊點(diǎn)應(yīng)呈正弦波峰形狀，表面應(yīng)光亮圓滑，無(wú)錫刺，錫量適中。（7）焊接完成后，要用酒精把線路板上殘余的助焊劑清洗干凈，以防炭化后的助焊劑影響電路正常工作。（8）集成電路應(yīng)最后焊接，電烙鐵要可靠接地，或斷電后利用余熱焊接?；蛘呤褂眉呻娐穼?zhuān)用插座，焊好插座后再把集成電路插上去。項(xiàng)目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用項(xiàng)目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用任務(wù)實(shí)施：按圖2-3將電路焊接在實(shí)驗(yàn)板上認(rèn)真檢查電路正確無(wú)誤后接好熱敏電阻

10、和電壓表頭。任務(wù)三熱敏電阻式溫度表電路調(diào)試知識(shí)準(zhǔn)備：由固定電阻R1、R2、熱敏電阻RT及R3+VR1構(gòu)成測(cè)溫電橋把溫度的變化轉(zhuǎn)化成微弱的電壓變化再由運(yùn)算放大器LM358進(jìn)行差動(dòng)放大運(yùn)算放大器的輸出端接5V的直流電壓表頭用來(lái)顯示溫度值。電阻R1與熱敏電阻RT的節(jié)點(diǎn)接運(yùn)放的反相輸入端當(dāng)被測(cè)溫度升高時(shí)該點(diǎn)電位降低運(yùn)放輸出電壓升高表頭指針偏轉(zhuǎn)角度增大以指示較高的溫度值反之當(dāng)被測(cè)溫度降低時(shí)表頭指針偏轉(zhuǎn)角度減小以指示較低的溫度值。項(xiàng)目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用VR1用于調(diào)“0”VR2用于調(diào)節(jié)放大器的增益即分度值。調(diào)試方法步驟如下：1準(zhǔn)備盛水容器、冷水、60以上熱水、水銀溫度計(jì)、攪棒等。把傳感器和水

11、銀溫度計(jì)放入盛水容器中接通電路電源。加入冷水和熱水不斷攪動(dòng)通過(guò)調(diào)節(jié)冷、熱水比例使水溫為20。調(diào)節(jié)電路的VR1使表頭指針正向偏轉(zhuǎn)，然后回調(diào)VR1使指針?lè)祷刂羔槃倓傊傅?V刻度上時(shí)停止調(diào)節(jié)(表頭指示的起點(diǎn)為定為20)。2.容器中加熱水和冷水不斷攪動(dòng)把水溫調(diào)整到30通過(guò)調(diào)節(jié)電路的VR2使表頭指針指在5V刻度上。3.重復(fù)1、2步驟23次調(diào)試完成。電壓表頭指示的電壓值乘以2再加上20就等于所測(cè)溫度。項(xiàng)目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用4.檢驗(yàn)在2030范圍內(nèi)的任一溫度點(diǎn)水銀溫度計(jì)的讀數(shù)與指針式溫度表的讀數(shù)是否一致誤差應(yīng)不大于1。注意調(diào)試過(guò)程中要不斷攪動(dòng)以使傳感器與水銀溫度計(jì)感受同一溫度同時(shí)要要等水銀溫

12、度計(jì)的讀數(shù)穩(wěn)定后再調(diào)試電路。由于熱敏電阻是一個(gè)電阻電流流過(guò)它時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的熱量因此電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確保流過(guò)熱敏電阻的電流不能太大以防止熱敏電阻自熱過(guò)度否則系統(tǒng)測(cè)量的是熱敏電阻發(fā)出的熱度而不是被測(cè)介質(zhì)的溫度。項(xiàng)目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用任務(wù)描述：本項(xiàng)目利用PN結(jié)溫度傳感器制作和調(diào)試溫室大棚溫度測(cè)量電路，測(cè)溫范圍-4050時(shí)誤差不大于1。項(xiàng)目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.能根據(jù)PN結(jié)溫度傳感器特性正確選用PN結(jié)溫度傳感器；2.能識(shí)別和檢測(cè)PN結(jié)溫度傳感器質(zhì)量；3.能分析PN結(jié)溫度傳感器測(cè)溫電路的信號(hào)檢測(cè)和轉(zhuǎn)換電路的工作原理；4.掌握PN結(jié)溫度傳感器應(yīng)用電路的調(diào)試方法。項(xiàng)

13、目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：工具：電烙鐵、鑷子、偏口鉗、螺絲刀等常用電子裝接工具。儀器、儀表：穩(wěn)壓電源、萬(wàn)用表、水銀溫度計(jì)。器件、材料：項(xiàng)目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用表2-3元件、材料清單序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)單位數(shù)量1PN結(jié)溫度傳感器2DWM1型個(gè)12集成運(yùn)算放大器LM358個(gè)13微調(diào)電位器5k個(gè)24電壓表頭5V個(gè)15電阻20K個(gè)26電阻10K個(gè)27電阻51K個(gè)28電阻200K個(gè)29盛水容器大于1升個(gè)110焊錫絲米111電路板或面包板75mm*150mm塊12導(dǎo)線米213松香盒1項(xiàng)目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用任務(wù)一PN結(jié)溫度傳感器的識(shí)別、檢測(cè)和選用知識(shí)準(zhǔn)備：PN

14、結(jié)溫度傳感器是利用PN結(jié)的電壓隨溫度成近似線性變化這一特性實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測(cè)、提主制和補(bǔ)償?shù)裙δ堋？芍苯佑冒雽?dǎo)體二極管或?qū)雽?dǎo)體三極管接成二極管（將三極管的集電極與基極短接，利用BE結(jié)作為感溫器件）做成PN結(jié)溫度傳感器。這種傳感器的測(cè)溫范圍為-50150C。與其他的溫度傳感器相比有較好的線性度，且尺寸小，響應(yīng)快，只敏度高，熱時(shí)間常數(shù)小，因此用途較廣。項(xiàng)目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用例如硅管的PN結(jié)的結(jié)電壓在溫度每升高1C時(shí)，下降約2mV(而一般熱電偶的溫度靈敏度僅為3-50V/C)，在一定的電流下，PN結(jié)的正向電壓與溫度之間的線性關(guān)系更接近理論推導(dǎo)值。例如砷化鎵和硅溫敏二極管在1-400

15、K范圍內(nèi)的溫度特性表現(xiàn)為良好的線性。項(xiàng)目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用1.溫敏二極管的基本特性項(xiàng)目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用對(duì)于不同的工作電流，溫敏二極管的基本特性，即UF-T關(guān)系是不同的；但是UF-T之間總是線性關(guān)系。如圖2-4 DWM1型溫敏二極管，在恒流下，UF-T在-50+150范圍內(nèi)，呈很好的線性關(guān)系。溫敏三極管，晶體管發(fā)射結(jié)上的正向電壓隨溫度上升而近似線性下降，這種特性與二極管十分相似。晶體管的T-UBE關(guān)系比二極管的TU關(guān)系更符合理想情況，所以表現(xiàn)出更好的電壓-溫度線性關(guān)系。項(xiàng)目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用2PN結(jié)溫度傳感器的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：靈敏地高，線性好，價(jià)

16、格低廉缺點(diǎn)：特性隨個(gè)體不同而有差異，一致性差。項(xiàng)目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用3PN結(jié)溫度傳感器的檢測(cè)方法檢測(cè)溫敏二極管的極性，可以通過(guò)二極管管腳的長(zhǎng)短進(jìn)行判斷，長(zhǎng)腳為正極，短腳為負(fù)極；若管腳已做處理，不能直觀判斷，可以選用MF10型萬(wàn)用表，將其擋位開(kāi)關(guān)撥到歐姆擋R100，用鱷魚(yú)夾代替表筆分別夾住溫敏二極管的兩引腳，若測(cè)得阻值一大一小，則管子是正常的。項(xiàng)目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用3PN結(jié)溫度傳感器的檢測(cè)方法阻值小的那次，黑色表筆接的是溫敏二極管的正極，紅色表筆接的是二極管的負(fù)極。在環(huán)境溫度明顯低于體溫時(shí)，進(jìn)行讀數(shù)；用手捏住熱敏二極管，可看到表針指示的阻值逐漸減?。凰砷_(kāi)手后，

17、阻值加大，逐漸復(fù)原。這樣的熱敏二極管可以選用（最高工作溫度100左右）。項(xiàng)目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用任務(wù)實(shí)施：檢測(cè)并記錄PN結(jié)溫度傳感器的好壞。任務(wù)二PN結(jié)溫度傳感器式溫度表電路制作（可用萬(wàn)能電路板制作電路，也可用面包板或模塊制作電路。）項(xiàng)目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用知識(shí)準(zhǔn)備：PN結(jié)溫度傳感器是有極性的，有正負(fù)之分。流過(guò)PN結(jié)溫度傳感器的電流可選用100uA左右。PN結(jié)溫度傳感器在0時(shí)的輸出電壓不是為0伏，而是700mv左右，并隨著溫度的升高而降低。PN結(jié)溫度傳感器在常溫區(qū)使用（-50200）溫度范圍的選取應(yīng)按實(shí)際需要來(lái)確定。PN結(jié)溫度傳感器的輸出信號(hào)較大，每度有2mv左

18、右，因此可依據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況是否要加放大電路的。項(xiàng)目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用項(xiàng)目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用任務(wù)實(shí)施：按圖2-5將電路焊接在實(shí)驗(yàn)板上認(rèn)真檢查電路正確無(wú)誤后接好PN結(jié)溫度傳感器和電壓表頭。項(xiàng)目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用任務(wù)三PN結(jié)溫度傳感器式溫度表電路調(diào)試知識(shí)準(zhǔn)備：由固定電阻R1、R2、溫敏二極管VD1及R3+VR1構(gòu)成測(cè)溫電橋把溫度的變化轉(zhuǎn)化成微弱的電壓變化再由運(yùn)算放大器LM358進(jìn)行差動(dòng)放大運(yùn)算放大器的輸出端接5V的直流電壓表頭用來(lái)顯示溫度值。電阻R1與溫敏二極管VD1的節(jié)點(diǎn)接運(yùn)放的反相輸入端當(dāng)被測(cè)溫度升高時(shí)該點(diǎn)電位降低運(yùn)放輸出電壓升高表頭指針偏轉(zhuǎn)

19、角度增大以指示較高的溫度值反之當(dāng)被測(cè)溫度降低時(shí)表頭指針偏轉(zhuǎn)角度減小以指示較低的溫度值。項(xiàng)目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用VR1用于調(diào)“0”VR2用于調(diào)節(jié)放大器的增益即分度值。調(diào)試方法步驟如下：1準(zhǔn)備盛水容器、冷水、60以上熱水、水銀溫度計(jì)、攪棒等。把做好防水措施的溫敏二極管和水銀溫度計(jì)放入盛水容器中接通電路電源。加入冷水和熱水不斷攪動(dòng)通過(guò)調(diào)節(jié)冷、熱水比例使水溫為20。調(diào)節(jié)電路的VR1使表頭指針正向偏轉(zhuǎn)，然后回調(diào)VR1使指針?lè)祷刂羔槃倓傊傅?V刻度上時(shí)停止調(diào)節(jié)(表頭指示的起點(diǎn)為定為20)。項(xiàng)目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用2.容器中加熱水和冷水不斷攪動(dòng)把水溫調(diào)整到30通過(guò)調(diào)節(jié)電路的V

20、R2使表頭指針指在5V刻度上。3.重復(fù)1、2步驟23次調(diào)試完成。電壓表頭指示的電壓值乘以2再加上20就等于所測(cè)溫度。4.檢驗(yàn)在2030范圍內(nèi)的任一溫度點(diǎn)水銀溫度計(jì)的讀數(shù)與指針式溫度表的讀數(shù)是否一致誤差應(yīng)不大于1。項(xiàng)目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用任務(wù)實(shí)施：按照上述步驟進(jìn)行電路調(diào)試，并將結(jié)果填在下表內(nèi)。項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用任務(wù)描述：利用熱電偶制作和調(diào)試溫度表電路，測(cè)溫范圍-50100時(shí)誤差不大于1。項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.能根據(jù)熱電偶溫度傳感器特性正確選用熱電偶；2.能識(shí)別和檢測(cè)熱電偶質(zhì)量；3.能分析熱電偶測(cè)溫電路的信號(hào)檢測(cè)和轉(zhuǎn)換電路的工作

21、原理；4.掌握溫度表測(cè)溫電路的調(diào)試方法。項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：工具：電烙鐵、鑷子、偏口鉗、螺絲刀等常用電子裝接工具。儀器、儀表：穩(wěn)壓電源、萬(wàn)用表、水銀溫度計(jì)。器件、材料：項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用表2-6元件、材料清單序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)單位數(shù)量1熱電偶銅-康銅個(gè)12集成運(yùn)算放大器LM324個(gè)23微調(diào)電位器500個(gè)14電壓表頭5V個(gè)15電阻10K個(gè)26電阻9.1K個(gè)27電阻100K個(gè)18電阻200K個(gè)19電容0.1vf個(gè)210盛水容器大于1升個(gè)111焊錫絲米112電路板或面包板75mm*150mm塊13導(dǎo)線米214松香盒1項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)

22、用任務(wù)一熱電偶的識(shí)別、檢測(cè)和選用知識(shí)準(zhǔn)備：熱電偶傳感器的實(shí)物如圖2-6所示項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用熱電偶原理兩種不同材料的導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)A與B的兩端分別相接形成閉合回路，就構(gòu)成了熱電偶，如圖2-7所示。項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用當(dāng)兩接點(diǎn)分別放置在不同的溫度T和T0時(shí)，則在電路中就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，形成回路電流。這種現(xiàn)象稱(chēng)為賽貝克效應(yīng)，或稱(chēng)為熱電效應(yīng)。產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)由兩個(gè)接點(diǎn)的接觸電動(dòng)勢(shì)和同一導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)兩部分組成，但因在熱電偶閉合回路中兩個(gè)溫差電動(dòng)勢(shì)相互抵消，故熱電動(dòng)勢(shì)就等于接觸電

23、動(dòng)勢(shì)E(T，T0)。熱電動(dòng)勢(shì)E的大小隨T和T0的變化而變化，三者之間具有確定的函數(shù)關(guān)系，因而測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)的大小就可以推算出被測(cè)溫度。項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用熱電偶就是基于這一原理來(lái)測(cè)溫的。熱電偶通常用于高溫測(cè)量，置于被測(cè)溫度介質(zhì)中的一端(溫度為T(mén))稱(chēng)為熱端或工作端；另一端(溫度為T(mén)0)稱(chēng)為冷端或自由端，冷端通過(guò)導(dǎo)線與溫度指示儀表相連。根據(jù)熱電動(dòng)勢(shì)與溫度的函數(shù)關(guān)系，制成熱電偶分度表，分度表是自由端溫度在0時(shí)的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。熱電偶兩根導(dǎo)體(或稱(chēng)熱電極)的選材不僅要求熱電動(dòng)勢(shì)要大，以提高靈敏度，又要具有較好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。常用的熱電偶有：鉑銠-鉑

24、、銅-銅鎳、鎳鉻-鎳硅等。項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用2、關(guān)于熱電偶的三個(gè)基本定律（1）均質(zhì)導(dǎo)體定律由同一種均質(zhì)導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)兩端焊接組成閉合回路，無(wú)論導(dǎo)體截面如何及溫度如何分布，將不產(chǎn)生接觸電動(dòng)勢(shì)，溫差電動(dòng)勢(shì)相抵消，回路中總電勢(shì)為零。可見(jiàn)，熱電偶必須由兩種不同的均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體構(gòu)成。若熱電極材料不均勻，由于溫度梯度存在，將會(huì)產(chǎn)生附加熱電動(dòng)勢(shì)。項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用（2）中間溫度定律熱電偶回路兩接點(diǎn)(溫度為T(mén)、T0)間的熱電動(dòng)勢(shì)，等于熱電偶在溫度為T(mén)、T1時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)與在溫度為T(mén)、T0時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和。T1稱(chēng)為中間溫度。由于熱電偶ET之間通常呈非線性關(guān)系，當(dāng)

25、冷端溫度不為0時(shí)，不能利用已知回路實(shí)際熱電動(dòng)勢(shì)E(T，T0)直接查表求取熱端溫度值；也不能利用已知回路實(shí)際熱電動(dòng)勢(shì)E(T，T0)查表得到溫度值后，再加上冷端溫度來(lái)求得熱端被測(cè)溫度值，必須按中間溫度定律進(jìn)行修正。項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用（3）中間導(dǎo)體定律在熱電偶回路中接入中間導(dǎo)體(第三導(dǎo)體C，如圖2-14(a)所示)，只要中間導(dǎo)體兩端溫度相同(均為T(mén)1)，中間導(dǎo)體的引入對(duì)熱電偶回路總電動(dòng)勢(shì)沒(méi)有影響。依據(jù)中間導(dǎo)體定律，在熱電偶實(shí)際測(cè)溫應(yīng)用中，常采用將熱端焊接、冷端斷開(kāi)后連接的導(dǎo)線，與溫度指示儀表連接構(gòu)成測(cè)溫回路，如圖2-8所示。項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用項(xiàng)目三 熱電偶

26、在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用熱電偶溫度傳感器的特性當(dāng)熱電偶的熱端溫度為T(mén)、冷端溫度為T(mén)1時(shí)，構(gòu)成熱電偶的兩根導(dǎo)體A、B之間的熱電動(dòng)勢(shì)E為E=(l)/e1n(A)式中，為玻耳茲曼常量；A、分別導(dǎo)體A、B的電子密度?？梢?jiàn)熱電動(dòng)勢(shì)與熱電偶熱、冷端之間的溫差成正比，與構(gòu)成熱電偶導(dǎo)體的材料有關(guān)，而與其粗細(xì)、長(zhǎng)短無(wú)關(guān)。同時(shí)也可以看到，只有當(dāng)冷端溫度1=才能根據(jù)熱電動(dòng)勢(shì)的大小確定熱端溫度，但實(shí)際上冷端的溫度是隨環(huán)境溫度變化而變化的，因此實(shí)際應(yīng)用中需對(duì)冷端進(jìn)行溫度補(bǔ)償。項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用4.熱電偶的種類(lèi)及結(jié)構(gòu)形式1）熱電偶的分類(lèi)常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)化和非標(biāo)準(zhǔn)化兩大類(lèi)。所謂標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶溫度傳

27、感器是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電動(dòng)勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶溫度傳感器，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶溫度傳感器在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶溫度傳感器，一般也沒(méi)有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測(cè)量。我國(guó)從1988年1月1日起，熱電偶溫度傳感器和熱電阻溫度傳感器全部按IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶溫度傳感器。項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用2)熱電偶的結(jié)構(gòu)形式熱電偶的基本結(jié)構(gòu)是熱電極、絕緣材料和保護(hù)管；并與顯示儀表、記錄儀表或計(jì)算機(jī)等配套使用。在現(xiàn)場(chǎng)使用中根據(jù)環(huán)境，被測(cè)介質(zhì)

28、等多種因素研制成適合各種環(huán)境的熱電偶。熱電偶簡(jiǎn)單分為裝配式熱電偶，鎧裝式熱電偶和特殊形式熱電偶；按使用環(huán)境細(xì)分有耐高溫?zé)犭娕?，耐磨熱電偶，耐腐熱電偶，耐高壓熱電偶，隔爆熱電偶，鋁液測(cè)溫用熱電偶，循環(huán)硫化床用熱電偶，水泥回轉(zhuǎn)窯爐用熱電偶，陽(yáng)極焙燒爐用熱電偶，高溫?zé)犸L(fēng)爐用熱電偶，汽化爐用熱電偶，滲碳爐用熱電偶，高溫鹽浴爐用熱電偶，銅、鐵及鋼水用熱電偶，抗氧化鎢錸熱電偶，真空爐用熱電偶等。項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用熱電偶溫度傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)熱電偶溫度傳感器是工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件之一。其優(yōu)點(diǎn)，測(cè)量精度高；因熱電偶溫度傳感器直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響；溫度測(cè)量范圍廣。常用的

29、熱電偶溫度傳感器在-50+1600范圍內(nèi)均可連續(xù)測(cè)量，某些特殊熱電偶最低可測(cè)到-269(如金-鐵鎳鉻熱電偶)，最高可達(dá)+2800(如鎢-錸熱電偶)。性能可靠，機(jī)械強(qiáng)度高。使用壽命長(zhǎng)，安裝方便。項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用熱電偶溫度傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)熱電偶的缺點(diǎn)，靈敏度低，熱電偶的靈敏度很低，如型熱電偶溫度每變化時(shí)，電壓變化只有大約40，因此對(duì)后續(xù)的信號(hào)放大電路要求較高。熱電偶往往用貴金屬制成，價(jià)格較貴。項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用任務(wù)實(shí)施：檢測(cè)并記錄熱電偶的好壞。任務(wù)二熱電偶式電路安裝知識(shí)準(zhǔn)備：1.、熱電偶的安裝方式項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用項(xiàng)目三 熱電偶在輸

30、油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用電路制作：在實(shí)際測(cè)溫中，冷端溫度常隨工作環(huán)境溫度而變化，為了使熱電動(dòng)勢(shì)與被測(cè)溫度間呈單值函數(shù)關(guān)系，必須對(duì)冷端進(jìn)行補(bǔ)償。常用的補(bǔ)償方法有以下幾種。0恒溫法：把熱電偶的冷端放入裝滿冰水混合物的保溫容器(0恒溫槽)中，使冷端保持0。這種方法常在實(shí)驗(yàn)室條件下使用。項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用硬件補(bǔ)償法：熱電偶在測(cè)溫的同時(shí)，再利用其他溫度傳感器（如PN結(jié)）檢測(cè)熱電偶冷端溫度，再由差動(dòng)運(yùn)算放大器對(duì)兩者溫度對(duì)應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)或電壓進(jìn)行合成，輸出被測(cè)溫度對(duì)應(yīng)的熱電動(dòng)勢(shì)，在換算成被測(cè)溫度。補(bǔ)償導(dǎo)線法：由不同導(dǎo)體材料制成、在一定溫度范圍內(nèi)(一般在100以下)具有與所眶乏萬(wàn)奉電偶的熱電動(dòng)

31、勢(shì)的標(biāo)稱(chēng)值相同的一對(duì)帶絕緣層的導(dǎo)線叫做補(bǔ)償導(dǎo)線。項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用為了簡(jiǎn)化測(cè)溫電路，對(duì)冷端溫度的補(bǔ)償通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線法。必須指出，當(dāng)熱電偶與指示儀表的兩根導(dǎo)線選用相同材料時(shí)，其作用只是用來(lái)把熱電動(dòng)勢(shì)傳遞到控制室的儀表端子上，本身并不能消除冷端溫度變化對(duì)測(cè)溫的影響，故不起補(bǔ)償作用。因此，在工程實(shí)際這兩根導(dǎo)線采用了不同材料的專(zhuān)門(mén)導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線，使兩根補(bǔ)償導(dǎo)線構(gòu)成新的熱電動(dòng)勢(shì)補(bǔ)償熱電偶。項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用任務(wù)實(shí)施：按圖2-12將電路焊接在實(shí)驗(yàn)板上認(rèn)真檢查電路正確無(wú)誤后接好熱電偶和電壓表頭。任務(wù)三熱電偶式電路調(diào)試項(xiàng)目三

32、熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用知識(shí)準(zhǔn)備：準(zhǔn)備盛水容器、冷水、60以上熱水、水銀溫度計(jì)、攪棒等。1.調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器調(diào)零旋鈕，使電壓表顯示零，記錄下自備水銀溫度計(jì)的室溫。2.加入熱水，觀察電壓表顯示值的變化，待顯示值穩(wěn)定不變時(shí)記錄下電壓表顯示的讀數(shù)E。3.用自備的水銀溫度計(jì)測(cè)出熱電偶處的溫度T并記錄下來(lái)。項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用4.根據(jù)熱電偶的熱電勢(shì)與溫度之間的關(guān)系式：項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用其中：T-熱電偶的熱端（工作端或稱(chēng)測(cè)溫端）溫度；Tn-熱電偶的冷端（自由端即熱電勢(shì)輸出端）溫度也就是室溫；T0-0。項(xiàng)目三 熱電偶在輸油管道溫度測(cè)量中的應(yīng)用熱端溫度為T(mén)，冷端

33、溫度為室溫時(shí)熱電勢(shì)EAB（T，Tn）=（F/V顯示表E）/1002(100為差動(dòng)放大器的放大倍數(shù)，2為二個(gè)熱電偶串聯(lián))。熱端溫度為室溫，冷端溫度為0，銅康銅的熱電勢(shì)：EAB（Tn，T0）：查所附的熱電偶自由端為0時(shí)的熱電勢(shì)和溫度的關(guān)系（即銅康銅熱電偶分度表），得到室溫（溫度計(jì)測(cè)得）時(shí)的熱電勢(shì)。計(jì)算熱端溫度為T(mén)、冷端溫度為0時(shí)的熱電勢(shì)EAB（T，T0）,根據(jù)計(jì)算結(jié)果，查分度表得到溫度T。熱電偶測(cè)得溫度值與自備溫度計(jì)測(cè)得溫度值相比較。項(xiàng)目四 集成溫度傳感器在數(shù)字顯示溫度表中的應(yīng)用任務(wù)描述：利用集成溫度傳感器制作和調(diào)試溫度表電路，測(cè)溫范圍2030時(shí)誤差不大于1。項(xiàng)目四 集成溫度傳感器在數(shù)字顯示溫度表

34、中的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.能根據(jù)集成溫度傳感器特性正確選用集成溫度傳感器；2.能識(shí)別和檢測(cè)集成溫度傳感器的質(zhì)量；3.能分析集成溫度傳感器測(cè)溫電路的信號(hào)檢測(cè)和轉(zhuǎn)換電路的工作原理；4.掌握集成溫度傳感器測(cè)溫電路的調(diào)試方法。項(xiàng)目四 集成溫度傳感器在數(shù)字顯示溫度表中的應(yīng)用學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：工具：電烙鐵、鑷子、偏口鉗、螺絲刀等常用電子裝接工具。儀器、儀表：穩(wěn)壓電源、萬(wàn)用表、水銀溫度計(jì)。器件、材料：項(xiàng)目四 集成溫度傳感器在數(shù)字顯示溫度表中的應(yīng)用表2-9元件、材料清單序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)單位數(shù)量1集成式溫度傳感器AD590個(gè)12集成運(yùn)算放大器LM358個(gè)13微調(diào)電位器5k個(gè)24電壓表頭5V個(gè)15電阻20K個(gè)26電阻10K個(gè)27

35、電阻51K個(gè)28電阻200K個(gè)29盛水容器大于1升個(gè)110焊錫絲米111電路板或面包板75mm*150mm塊12導(dǎo)線米213松香盒1項(xiàng)目四 集成溫度傳感器在數(shù)字顯示溫度表中的應(yīng)用任務(wù)一 集成式溫度傳感器的識(shí)別、檢測(cè)和選用知識(shí)準(zhǔn)備：晶體管的b-e結(jié)正向壓降的不飽和值與熱力學(xué)溫度T和通過(guò)發(fā)射極電流存在一定的關(guān)系。集成溫度傳感器則是將晶體管的b-e結(jié)作為溫度敏感元件，加上信號(hào)放大、調(diào)整電路、AD轉(zhuǎn)換或DA轉(zhuǎn)換等電路集成在一個(gè)芯片上制成的，按其輸出信號(hào)的不同可分為以電壓、電流、頻率或周期形式輸出的模擬集成溫度傳感器和以數(shù)字量形式輸出的數(shù)字集成溫度傳感器。項(xiàng)目四 集成溫度傳感器在數(shù)字顯示溫度表中的應(yīng)用任

36、務(wù)一 集成式溫度傳感器的識(shí)別、檢測(cè)和選用集成溫度傳感器的優(yōu)點(diǎn)是:使用簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉、線性好、誤差小、適合遠(yuǎn)距離測(cè)量、控溫、免調(diào)試等。項(xiàng)目四 集成溫度傳感器在數(shù)字顯示溫度表中的應(yīng)用模擬集成溫度傳感器（1）電流輸出式集成溫度傳感器電流輸出式集成溫度傳感器的特點(diǎn)是輸出電流與熱力學(xué)溫度(或攝氏溫度)成正比，電流溫度系數(shù)K1的單位是uA/，典型產(chǎn)品有:AD590、AD592、TMP17集成溫度傳感器等，圖2-13是AD590的外形圖，其靈敏度是1uA/。圖2-14為AD590的封裝形式。項(xiàng)目四 集成溫度傳感器在數(shù)字顯示溫度表中的應(yīng)用項(xiàng)目四 集成溫度傳感器在數(shù)字顯示溫度表中的應(yīng)用電壓輸出式集成溫度傳感器電壓輸出式集成溫度傳感器的特點(diǎn)是輸出電壓與熱力學(xué)溫度(或攝氏溫度)成正比，電壓溫度系數(shù)Ku，典型產(chǎn)品有:LM334、LM35等。以熱力學(xué)溫度定標(biāo)，靈敏度是10m/K。頻率輸出式集成溫度傳感器頻率輸出式集成溫度傳感器的特點(diǎn)是輸出方波的頻率與