传感器原理及应用第三章温度传感器概要

《传感器原理及应用第三章温度传感器概要》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、教学目的与要求：要求学生了解集成温度传感器的原理及应用;掌握热电偶、热敏电阻、铂电阻等常用测温传感器的原理、特性及应用。教学重点：热电偶、热敏电阻、铂电阻的工作电路及应用教学难点：热电偶的冷端温度补偿、热电阻的三线制接法第三章温度传感器现代生活中准确的温度是不可缺少的信息内容，如家用电器有：电饭煲、电冰箱、空调、微波炉这些家用电器中都少不了温度传感器。第一节概论温度是与人类生活息息相关的物理量。在2000多年前，就开始为检测温度进行了各种努力，并开始使用温度传感器检测温度。人类社会中，工业、农业、商业、科研、国防、医学及环保等部门都与温度有着密切的关系。工业生产自动化流

2、程，温度测量点要占全部测量点的一半左右。温度是反映物体冷热状态的物理参数。因此，人类离不开温度，当然也离不开温度传感器。我国目前实行的是1990年国际温标(ITS—90）（P104）定义国际开尔文温度（T90）国际摄氏温度（t90）；T90：单位（K）开尔文t90：单位（°C）摄氏两者关系为：热力学温度是国际上公认的最基本温度热力学温标国际实用温标摄氏温标华氏温标一、温度的基本概念t=T-273.15℃T=t+273.15K规定各温度段所使用的标准仪器几种温标的对比二、温度传感器的特点与分类随物体的热膨胀相对变化而引起的体积变化；蒸气压的温度变化；电极的温度变化热电偶产

3、生的电动势；光电效应热电效应介电常数、导磁率的温度变化；物质的变色、融解；强性振动温度变化；热放射；热噪声。1、温度传感器的物理原理根据所用测温物质的不同和测温范围不同有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差温度计、辐射温度计、光测温度计等等。2、温度传感器的分类温度传感器的种类很多，分类方法有多种。按价格和性能可分为：热膨胀温度传感器，有液体、气体的玻璃式温度计、体温计，结构简单，应用广泛；家电、汽车上使用的传感器，价格便宜、用量大、成本低、性能差别不大；工业上使用的温度传感器，性能价格差别比较大，因为传感器的精度直接关系到产品质量和控制过程

4、，通常价格比较昂贵。按工作原理主要有以下几类：热电偶：利用金属温差电动势，有耐高温、精度高的特点；热电阻：利用导体随温度变化，测温不高；热敏电阻：利用半导体材料随温度变化测温，体积小、灵敏度高、稳定性差；集成温度传感器：利用晶体管PN结电流、电压随温度变化，有专用集成电路，体积小、响应快、价廉，测量150℃以下温度。按测温方法不同：接触式温度传感器：（热平衡）传感器直接与被测物体接触进行温度测量，由于被测物体的热量传递给传感器，降低了被测物体温度，特别是被测物体热容量较小时，测量精度降低。因此采用这种方式要测得物体的真实温度的前提条件是被测物体的热容量要足够大。非接触式

5、温度传感器（热辐射）利用被测物体热辐射而发出红外线，从而测量物体的温度，可进行遥测。其制造成本较高，测量精度却较低。优点是：不从被测物体上吸收热量；不会干扰被测对象的温度场；连续测量不会产生消耗；反应快等。（P106~P107表3-2、3-3）测量方式仪表名称测温原理精度范围特点测温范围/℃接触式测温仪表双金属温度计固体热膨胀变形量随温度变化1~2.5结构简单，指示清楚，读数方便；精度较低，不能远传-100~600一般-80~600压力式温度计气(汽)体、液体在定容条件下，压力随温度变化1~2.5结构简单可靠，可较远距离传输<50m；精度较低，受环境温度影响较大0~60

6、0一般0~300玻璃管液体温度计液体热膨胀体积量随温度变化0.1~2.5结构简单，精度较高；读数不便，不能远传-200~600一般-100~600热电阻温度计金属或半导体电阻值随温度变化0.5~3.0精度高；便于远传；需外加电源-258~1200一般-200~650热电偶温度计热电效应0.5~1.0测温范围大，精度高，便于远传；低温测量精度较差-269~2800一般200~1800接触式与非接触式测温方法及其特点测量方式仪表名称测温原理精度范围特点测温范围/℃非接触式测温仪表光学高温计物体单色辐射强度及亮度随温度变化1.0~1.5结构简单，携带方便，不破坏对象温度场；易

7、产生目测主观误差，外界反射辐射会引起测量误差200~3200一般600~2400辐射高温计物体全辐射能随温度变化1.5结构简单，稳定性好，光路上环境介质吸收辐射，易产生测量误差100~3200一般700~2000（续）介绍几种温度测量方法示温涂料（变色涂料）装满热水后图案变得清晰可辨变色涂料在电脑内部温度中的示温作用CPU散热风扇低温时显示蓝色温度升高后变为红色体积热膨胀式不需要电源，耐用；但感温部件体积较大。气体的体积与热力学温度成正比红外温度计温差热电偶（简称热电偶）是目前温度测量中使用最普遍的传感元件之一。它除具有结构简单，测量范围