《物理（醫(yī)藥衛(wèi)生類）》教案 高職 9.3溫度傳感器

第9章電子元件與用電器教案名稱：9.3溫度傳感器及應用教學目標：1.了解傳感器的組成、類別、應用場景和發(fā)展趨勢。2.了解溫度傳感器中常用熱敏元件，以及它們在使用中是如何補償、校準降低測量誤差。3.能夠綜合考慮測量精度、響應速度、元器件成本等多種因素，根據(jù)工作需要選擇合適的溫度傳感器。。教學重點：掌握不同類型溫度傳感器的特點和應用場合。教學難點：金屬熱電阻測溫原理及具體計算。教學方法：講授法、討論法教學準備：多媒體材料：PPT課件。教學過程：一、導入新課：在車站、商場等人流密集的場合，有時候會有對人流進行體溫采樣檢測的裝置，只要從前面經(jīng)過，就能迅速檢測出人的體溫，它實則上是應用了非接觸式的溫度傳感器實現(xiàn)由溫度到電參量轉換的一種裝置。本節(jié)我們通過學習，了解溫度傳感器的工作原理及相關應用。二、新課講解：（一）溫度傳感器的分類及功能溫度傳感器是一種將溫度變化轉換為可測量信號（通常是電信號）的裝置。不同溫度傳感器的工作原理及特點：1.熱電偶：原理：基于兩種不同金屬接觸點在溫差下產生電動勢的特性。特點：測溫精度高、測溫范圍廣(-250~1800℃)、結構簡單、使用方便、便于遠距離和多點溫度測量。2.金屬熱電阻溫度傳感器：原理：利用金屬的電阻隨溫度變化的特性，通常使用鉑、鎳或銅。特點：測量精度高、性能穩(wěn)定，主要用于-200~500℃的溫度測量。3.半導體熱敏電阻：原理：利用半導體材料的電阻隨溫度變化的特性。分為NTC（負溫度系數(shù)）、PTC（正溫度系數(shù)）和CTR（臨界溫度系數(shù)熱）敏電阻三種類型。特點：制造簡單、易于維護、溫度系數(shù)大、靈敏度高、體積小、工作溫度范圍寬。4.溫敏二極管溫度傳感器：原理：利用半導體材料（如硅）的物理特性隨溫度變化的性質。特點：結構簡單、價格便宜，工作電流小、互換性差。5.紅外傳感器（IRSensor）：原理：檢測物體發(fā)射的紅外輻射，與物體溫度相關。特點：非接觸式、快速溫度檢測，可讀取移動物體的溫度，無磨損、壽命長，使用方便。（二）溫度傳感器的應用1.家用電器：主要使用半導體熱敏電阻實現(xiàn)對洗衣機、冰箱、空調等設備中的溫度控制。2.汽車：主要使用半導體熱敏電阻實現(xiàn)發(fā)動機溫度監(jiān)測、車內環(huán)境控制。3.醫(yī)療設備：主要使用半導體熱敏電阻、紅外傳感器，用于體溫計、血液分析儀、手術室的溫度控制。4.工業(yè)控制：主要使用熱電偶、金屬熱電阻溫度傳感器、紅外傳感器等，用于化工、食品加工、金屬冶煉等生產過程中的溫度監(jiān)控9。5.環(huán)境監(jiān)測：主要使用溫敏二極管溫度傳感器，用于氣象站、溫室、農業(yè)中的溫度監(jiān)測。6.電子設備：主要使用溫敏二極管溫度傳感器，用于電腦、手機等設備的熱管理，防止過熱損壞。7.科學研究：主要使用金屬熱電阻溫度傳感器、熱電偶溫度傳感器，用于控制實驗室中的培養(yǎng)箱、冷凍箱等設備的溫度。溫度傳感器的選擇取決于所需的精度、溫度范圍、響應時間、環(huán)境條件以及成本等因素。正確選擇和使用溫度傳感器對于確保設備正常運行和系統(tǒng)安全至關重要。（三）應用拓展：金屬熱電阻阻值與溫度的對應關系常用的金屬熱電阻材料有鉑和銅，鉑的成本相對較高一些。通常用Rt和R0表示金屬熱電阻在0℃和t℃的阻值。比如Pt100表示0℃時阻值為100?的鉑金屬熱電阻，Cu100表示0℃時阻值為100?的銅金屬熱電阻。金屬熱電阻在t℃時的阻值，是金屬熱電阻的電阻溫度系數(shù)，這樣根據(jù)R0和可以求出金屬熱電阻在t℃的阻值Rt，反過來，知道金屬熱電阻的阻值Rt、R0和在又可以對應出金屬熱電阻對應的溫度通常金屬熱電阻與一定值電阻組成串聯(lián)分壓電路，根據(jù)分壓值求得金屬熱電阻的阻值，再進一步得出對應的溫度值t℃。需要注意，為防止金屬熱電阻本身發(fā)熱影響測量精度，必須嚴格限制通過金屬熱電阻的電流。三、課堂小結：知識梳理：溫度傳感器依據(jù)熱敏材料或組件與溫度有關的物理特性將溫度變化轉變?yōu)殡娦盘柕淖兓?。選擇溫度傳感器，要注意選擇對應場合的類型，確定測量的溫度范圍，并根據(jù)需求考慮其精度、線性度、響應時間和抗干擾能力等因素。重點強調：用溫度傳感器測量溫度時，要根據(jù)具體情況，采取補償、校準或提高采樣頻率等措施降低測量誤差。比如金屬熱電阻溫度傳感器測量電路要考慮消除引線電阻的