传感器与检测技术2温度的测量及温度传感器

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1、传感器与检测技术王宏2013年09月13640535257http://www.hxytech.com主要内容2.2热电偶传感器22.4集成温度传感器42.5半导体热敏电阻52.6温度传感器的应用62.1温度测量概述12.3金属热电阻传感器3http://www.hxytech.com温度是国际单位制给出的基本物理量之一，它是工农业生产、科学试验中需要经常测量和控制的主要参数；从热平衡的观点看，温度可以作为物体内部分子无规则热运动剧烈程度的标志；温度与人们日常生活紧密相关。2.1温度测量概述1http://www.hxytech.com温标为了保证温度量值的准确和利于传递，需要建立一

2、个衡量温度的统一标准尺度，即温标。利用一些物质的某些物性(诸如尺寸、密度、硬度、弹性模量、辐射强度等)随温度变化的规律，通过这些量来对温度进行间接测量。http://www.hxytech.com经验温标华氏温标1714年德国人法勒海特(Fahrenheit)以水银为测温介质，制成玻璃水银温度计。按照华氏温标，则水的冰点为32℉，沸点为212℉http://www.hxytech.com摄氏温标1740年瑞典人摄氏(Celsius)提出在标准大气压下，把水的冰点规定为0度，水的沸点规定为100度。摄氏温度和华氏温度的关系为T℉=t℃+32(6-1)式中T——华氏温度值;t——摄氏温度

3、值。http://www.hxytech.com热力学温标热力学温标是由开尔文(Ketvin)在1848年提出的，以卡诺循环(Carnotcycle)为基础。热力学温标是国际单位制中七个基本物理单位之一。热力学温标为了在分度上和摄氏温标相一致，把理想气体压力为零时对应的温度——绝对零度与水的三相点温度分为273．16份，每份为1K(Kelvin)。http://www.hxytech.com测温方法分类及其特点根据传感器的测温方式，温度基本测量方法通常可分成接触式和非接触式两大类。接触式温度测量非接触式温度测量http://www.hxytech.com物理现象体积热膨胀电阻变化温差

4、电现象导磁率变化电容变化压电效应超声波传播速度变化物质颜色P–N结电动势晶体管特性变化可控硅动作特性变化热、光辐射种类铂测温电阻、热敏电阻热电偶BaSrTiO3陶瓷石英晶体振动器超声波温度计示温涂料液晶半导体二极管晶体管半导体集成电路温度传感器可控硅辐射温度传感器光学高温计1.气体温度计2.玻璃制水银温度计3.玻璃制有机液体温度计4.双金属温度计5.液体压力温度计6.气体压力温度计1． 热铁氧体2．Fe-Ni-Cu合金http://www.hxytech.com接触式温度测量测温精度相对较高，直观可靠及测温仪表价格相对较低；由于感温元件与被测介质直接接触，从而要影响被测介质热平衡状态

5、，而接触不良则会增加测温误差；被测介质具有腐蚀性及温度太高亦将严重影响感温元件性能和寿命等缺点。http://www.hxytech.com非接触式温度测量感温元件不与被测对象直接接触，而是通过接受被测物体的热辐射能实现热交换，据此测出被测对象的温度;非接触式测温具有不改变被测物体的温度分布，热惯性小，测温上限可设计得很高，便于测量运动物体的温度和快速变化的温度等优点。http://www.hxytech.com各类温度检测方法构成的测温仪表的大体测温范围http://www.hxytech.com热电偶是工业和装备试验中温度测量应用最多的器件，它的特点：测温范围宽测量精度高性能稳定

6、结构简单且动态响应较好输出直接为电信号，可以远传，便于集中检测和自动控制热电偶传感器2http://www.hxytech.com2.2.1热电偶测温原理1、热电效应塞贝克效应（1821/德国）两种不同金属导线组成一闭合回路，若两接头处维持一温差，回路中就有电流和电动势产生。http://www.hxytech.com2.珀尔帖效应将同温度的两种不同的金属互相接触，由于不同金属内自由电子的密度不同，在它们的接点处会产生接触电动势。⑵.冷端接触电动势⑴.热端接触电动势2、两种导体的接触电势http://www.hxytech.com3.汤姆逊效应同一种导体因其两端的温度不同会产生温差电

7、势。⑴.导体A温差电动势⑵.导体B温差电动势4.回路总电势http://www.hxytech.com当热电偶导体A和B材料一定时，回路总电动势成为热端和冷端的温度的函数。在实际测温中，把冷端置于某一恒温下，此时冷端接触电势为一常数，回路总电势仅决定于热端接触电势，即只与热端温度有关，两者之间是单值的函数关系。则：当：http://www.hxytech.com4.热电偶的基本定律①中间导体定律当插入第三种金属时，只要两端温度相同，就不会使热电偶的电动势发