传感器与检测技术的理论基础PPT电子课件教案-第13章 温度传感器

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1、主要内容：13.1热电偶13.2热敏电阻13.3集成温度传感器教材第十五章温度测量我国目前实行的是1990年国际温标(ITS—90）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：t90/℃=T90/K–273.15或t/℃=T/K–273.15温度单位：热力学温度是国际上公认的最基本温度都是以热力学温度作为基本温度。温度是诸多物理现象中具有代表性的物理量，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

2、炉这些家用电器中都少不了温度传感器.概述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。概述温度测量方法及分类测量方法按感温元件是否与被测介质接触,可以分成接触式与非接触式两大类。接触式测温方法是使温度敏感元件和被测温度对象相接触,当被测温度与感温元件达到热平衡时,温度敏感元件与被测温度对象的温度相等。非接触式测温方法是应用物体的热辐射能量随温度的变化而变化的原理。概述温度传感器的种类很多，如果按价格和

3、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，通常价格比较昂贵。概述概述概述各种热电阻本章主要讲解以下几种传感器：热电偶，利用金属热电势，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

4、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。概述13.1热电偶13.1.1热电效应两种不同类型的金属导体两端，分别接在一起构成闭合回路，当两个结点温度不等（T＞T0）有温差时，回路里会产生热电势，形成电流。这种现象称为热电效应。利用这种效应，只要知道一端结点温度，就可以测出另一端结点的温度。固定温度的接点称基准点（冷端）T0，恒定在某一标准温度；待测温度的接点称测温点（热端）T，置于被测温度场中。这种将温度转换成热电动势的传感器称为热电偶，金属称热电极。热电势可分为：温

5、差电势和接触电势13.1热电偶13.1.1热电效应1.两种导体的接触电势不同金属自由电子密度不同，当两种金属接触在一起时，在结点处会产生电子扩散，浓度大的向浓度小的金属扩散。浓度高的失去电子显正电，浓度低的得到电子显负电。当扩散达到动态平衡时，得到一个稳定的接触电势。13.1热电偶13.1.1热电效应温度T时热端接触电势：、、式中：A、B代表不同材料；T，T0为两端温度；＿波尔兹曼常数；＿电子电荷量；是A、B材料的电子浓度；13.1热电偶13.1.1热电效应温度T0时热端接触电势：在闭合回路中，总的

6、接触电势为：13.1热电偶13.1.1热电效应2.单一导体的温差电势（汤姆逊电势）对单一金属如果两边温度不同，两端也产生电势。产生这个电势是由于导体内自由电子在高温端具有较大的动能，会向低温端扩散。由于高温端失去电子带正电，低温端得到电子带负电。＋－Ｔ＞Ｔ０13.1热电偶13.1.1热电效应A、B两导体构成闭合回路总的温差电势为：单一导体的温差电势为：13.1热电偶13.1.1热电效应根据两导体的接触电势和单一导体温差电势，热电偶总的热电势为：13.1热电偶13.1.1热电效应结论：热电偶两电极材料

7、相同，NA=NB时，无论两端点温度如何，总热电势为零；2.如果热电偶两接点温度相同，T=T0时，A、B材料不同，回路总电势为零；因此，热电偶必须用不同材料做电极；在T、T0两端必须有温差梯度，这是热电偶产生热电势的必要条件。13.1热电偶13.1.1热电效应13.1热电偶13.1.1热电效应（热电偶基本定律）实际应用中,热电势与温度之间关系是通过热电偶分度表来确定的。分度表是在参考端温度为0℃时,通过实验建立起来的热电势与工作端温度之间的数值对应关系。用热电偶测温,还要掌握热电偶基本定律。下面引述几

8、个常用的热电偶定律。(1)中间导体定律(2)中间温度定律(3)均质导体定律3.三种导体的热电回路（中间导体定律）如果将热电偶T0端断开，接入第三导体C，回路中电势EAB（T，T0）应写为：ＡＢＣＴＴ０Ｔ０13.1热电偶13.1.1热电效应设时，将代入上式有：13.1热电偶13.1.1热电效应结论：当引入第三导体C时，只要C导体两端温相同,将导体C作为测量仪器接入回路，就可以由总电势求出工作端温度，条件是：保证两端温度一致。13.1热电偶13.1.1热电效应4.中间温