5周-傳感器及應(yīng)用-模塊二(一)溫度的測量

第周第1次第1—課時模二一度測課班17授日

熱電（）應(yīng)實(shí)人節(jié)

/節(jié)實(shí)地使設(shè)實(shí)目、掌握溫標(biāo)的四種注事、注意四種溫標(biāo)之教效果學(xué)成評辦作總系任簽

、溫度的宏觀和微觀的定義？教處簽

【程入溫度是一個大家耳熟能詳?shù)母拍钤谖覀児I(yè)測量中度的控制也是一個需要嚴(yán)格控制的非電量，本節(jié)課我們儀器來學(xué)習(xí)溫度的測量?！臼谡n一、溫的基本概念溫度

從宏觀性質(zhì)講，溫度表示了物體冷熱程度，物體溫度的高低確定了熱量傳遞的方向；從微觀性質(zhì)講，溫度表示了物體內(nèi)部分子運(yùn)動的劇烈程度。溫標(biāo)

為了進(jìn)行溫度測量需建立溫度的標(biāo)尺即溫標(biāo)規(guī)定了溫度讀數(shù)的起點(diǎn)（零點(diǎn)）以及溫度的單位。國際上規(guī)定的溫標(biāo)有：攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)、國際實(shí)用溫標(biāo)。（1攝氏溫標(biāo)

攝氏溫標(biāo)把在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的熔點(diǎn)定為零（0℃，實(shí)操過程

把水的沸點(diǎn)定為100度（100℃），在這兩個溫度點(diǎn)間劃分等份，每一等份為1攝氏度。國際攝氏溫標(biāo)的符號為t,際攝氏溫標(biāo)的溫度單位符號為℃。（2）華氏溫標(biāo)規(guī)定一定濃度的鹽水凝固時的溫度定為℉，把純水凝固時的溫度定為32℉把標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水沸騰的溫度定為212℉℉代表華氏溫度。（3）熱力學(xué)溫標(biāo)（物理學(xué)中的絕對溫度）國際單位制的基本溫標(biāo)。符號T，單位為開爾文，符號為K。熱力學(xué)溫標(biāo)以水的固、液、氣三態(tài)平衡共存時的溫度為基本定點(diǎn)，并規(guī)定其溫度為。（4國際實(shí)用溫標(biāo)

與熱力學(xué)溫標(biāo)基本吻合它僅定義了一系列溫度的固定點(diǎn)而且規(guī)定了不同溫度段的標(biāo)準(zhǔn)測量儀器因此復(fù)現(xiàn)精度（全世界用相同的方法測量溫度，可以得到相同的溫度值）。國際計量委員會1990年開始貫徹實(shí)施國際溫標(biāo)ITS-90。我國自1994年1月1日起全面實(shí)施ITS-90國際溫標(biāo)。二、溫傳感器及熱電阻的紹溫度傳感器的種類很多種傳感器都有自己的特點(diǎn)和各自的測溫范圍及適用場所。我們在組建溫度測量、控制系統(tǒng)時，可以根據(jù)測量范圍、被測對象、測量精度及結(jié)構(gòu)、功能、價格等方面，選擇相應(yīng)的溫度傳感器進(jìn)行溫度檢測。2

溫度傳感器的核心是溫度敏感元件能將溫度這一物理量轉(zhuǎn)換成電信號。應(yīng)用最廣泛的溫度敏感元件就是熱敏電阻，它具有體積小、價格低、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。熱敏電阻是利用某種半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質(zhì)制成的。它的電阻值隨溫度的變化而劇烈的變化，可以提供較大的靈敏度。3

第周第2課

次第4課時模二一度測正度數(shù)敏阻班17授日

應(yīng)實(shí)人節(jié)

/5/6節(jié)實(shí)地使設(shè)實(shí)目、掌握正溫度系數(shù)注事、注意萬用表歐姆教效果學(xué)成評辦作總系任簽

教處簽

實(shí)操過程

【程入熱敏電阻是最常用的一種溫度傳感器元件家用電器中使用得最多今天我們共同來學(xué)習(xí)?！臼谡n一、實(shí)儀器加熱器、直流穩(wěn)壓電源（2~20V）、PTC萬用表（自備）、水銀溫度計一、實(shí)原理熱敏電阻用半導(dǎo)體材料作為感溫原件，熱敏電阻的有點(diǎn)是：靈敏度高、體積小、響應(yīng)快、功耗低、價格低廉，但缺點(diǎn)是：電阻值隨溫度呈非線性變化、元件的穩(wěn)定性及互換性差。正溫度系數(shù)的熱敏電阻PTC常是由BaTiOSrTiO為主的成分中加33入少量YO和MnO構(gòu)成的燒結(jié)體，其電阻值隨溫度增加而增加。開關(guān)型的2323PTC在居里點(diǎn)附近阻值發(fā)生突變，有斜率最大的曲段，即電阻值突然迅速升高。PTC適用的溫度范圍為-50~150℃，主要用于過熱保護(hù)及作溫度開關(guān)。PTC電阻與溫度的關(guān)系可近似表示為：R=RexpB（T-T）TToo式中，R——絕對溫度為T時熱敏電阻的阻值；TR——絕對溫度為T時熱敏電阻的阻值；ToB——正溫度系數(shù)熱敏電阻的熱敏指數(shù)。二、實(shí)內(nèi)容與步驟1．萬用表選擇“歐姆檔“200”檔接兩端，檢測電阻值的變化。2打“直流電源開關(guān)“2~20V直穩(wěn)壓電源為5V“2~20V直流穩(wěn)壓電源”輸出介入“加熱器”電源輸入端，加熱源溫度慢慢上升。3.將水銀溫度計放置加熱器表面熱器已經(jīng)固定在平行梁的下懸臂梁背面）。4.用水銀溫度計測量加熱源表面溫度。觀察PTC電阻值隨溫度的變化情況。5

第周第3課

次第6課時模二一度測負(fù)度數(shù)敏阻結(jié)班17授日

應(yīng)實(shí)人節(jié)

/節(jié)實(shí)地使設(shè)實(shí)目

解結(jié)的溫度特性。注事、注意萬用表歐姆教效果學(xué)成評辦作總系任簽

對PN教處簽

實(shí)操過程

【程入負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻與正溫度系數(shù)熱敏電阻特性正好相反隨著溫度的升高而阻值降低，今天我們來共同學(xué)習(xí)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻?！臼谡n一、實(shí)儀器加熱器、直流穩(wěn)壓電源（2~20V）、PTC萬用表（自備）、水銀溫度計一、實(shí)原理負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻常是一種氧化物的符合燒結(jié)體，其電阻隨溫度升高而降低，具有負(fù)的溫度系數(shù)，特別適合100~300℃之間的溫度測量。通常將為熱敏電阻。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻-溫度特性，克表示為：R=RexpB（1/T-1/T）TToo式中，R——絕對溫度為T時熱敏電阻的阻值；TR——絕對溫度為T時熱敏電阻的阻值；ToB——負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的熱敏指數(shù)。PN溫度傳感器采用半導(dǎo)體硅材料，當(dāng)溫度發(fā)生變化時，的導(dǎo)通率也會隨之發(fā)生變化，根據(jù)此種特性可將結(jié)用于制作溫度傳感器。二、實(shí)內(nèi)容與步驟實(shí)驗一1．萬用表選擇“歐姆檔”“2K”檔接于NTC端，檢測NTC電阻值的變化。2打“直流電源開關(guān)“2~20V直穩(wěn)壓電源為5V“2~20V直流穩(wěn)壓電源”輸出介入“加熱器”電源輸入端，加熱源溫度慢慢上升。3.將水銀溫度計放置加熱器表面熱器已經(jīng)固定在平行梁的下懸臂梁背面）。4.用水銀溫度計測量加熱源表面溫度。觀察電阻值隨溫度的變化情況。實(shí)驗二1.萬用表（選擇“二極管”檔）的紅黑表筆對應(yīng)接到結(jié)的“+”“-”7

兩端，檢測PN結(jié)電阻值的變化。2.打“直流電源開關(guān)調(diào)“2~20V直流穩(wěn)壓電源為5V“2~20V直流穩(wěn)壓電源”輸出接入“加熱器”電源輸入端，加熱源溫度慢慢上升。3.將水銀溫度計放置加熱器表面加熱器已經(jīng)固定在平行梁的下懸臂梁背面）。4.用水銀溫度計測量加熱源表面溫度結(jié)電阻值隨溫度的變化情況。8

第周第4課

次第910課模二一度測金熱阻班17授日

應(yīng)實(shí)人節(jié)

/5/6節(jié)實(shí)地使設(shè)、了解金屬熱電實(shí)目

注事、注意熱電阻一般教效果學(xué)成評辦作總系任簽

性能教處簽

【程入金屬熱電阻和熱敏電阻類似也是溫度變化引起阻值變化是靈敏度較低，但是測量精度較高，今天我們共同來學(xué)習(xí)金屬熱電阻。【授課一、實(shí)儀器加熱器、直流穩(wěn)壓電源（2~20V）、PTC萬用表（自備）、水銀溫度計一、實(shí)原理金屬熱電阻的阻值隨溫度的增加而增加，且與溫度變化成一定的函數(shù)，通過檢測

金屬熱電阻阻值的變化量即可測出相應(yīng)溫度用的金屬熱電實(shí)操過程

阻主要有：鉑電阻和銅電阻。鉑電阻用鉑絲繞在云母片制成的片形支架上，繞組的兩面用云母片夾住絕緣，外形有片狀、圓柱狀。銅電阻由銅漆包線繞在圓形骨架上。為了使熱電阻能得到較長的使用壽命一般銅電阻外加有金屬保護(hù)套管屬熱電阻可直接加絕緣套管貼在被測物體表面進(jìn)行溫度測量以外加金屬防護(hù)套插入各種介質(zhì)環(huán)境進(jìn)行溫度測量。鉑易于提純，物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，電阻率較大，能耐較高的溫度，是制造標(biāo)準(zhǔn)熱電阻和工業(yè)用熱電阻的最好材料。但鉑是貴重金屬，價格較高。按照ITS-1990標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計的最常用的工業(yè)用鉑電阻為Pt100和Pt1000，即在0℃時鉑電阻阻值R0值為Ω和1000Ω。鉑電阻的電阻值與溫度之間的關(guān)系：(1)可以查熱電阻分度表：Pt100或Pt1000。熱電阻分度表即是電阻值與溫度的對應(yīng)關(guān)系表，在購買時廠家會隨產(chǎn)品附有該產(chǎn)品的分度表。(2)可用公式進(jìn)行計算：在-200℃～0℃的范圍內(nèi)在0℃～850℃的范圍內(nèi)式中，Rt為溫度為t℃時的電阻值；R0為溫度為0℃時的電阻值；A、B、C為常數(shù)。(3)在精度要求不高的場合，可以忽略式中的高次項，近似認(rèn)Rt與t成正比例關(guān)系，即可以近似記作：每度變化。1