《热电传感技术》PPT课件

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1、第4章热电传感技术本章学习要求：1.了解热电传感技术的基本原理2.掌握热敏电阻、热电开关、铂电阻铜电阻、热电偶、温敏二极管、温敏三极管、集成温度传感器等的结构、特性及使用方法4.1概述4.1.1温度与温标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。温度的宏观概念是冷热程度的表示，或者说，互为热平衡的两物体，其温度相等。温度的微观概念是大量分子运动平均强度的表示。分子运动愈激烈其温度表现越高。温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化

2、的某些特性来间接测量.用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标.温标1.经验温标经验温标的基础是利用物质体膨胀与温度的关系。认为在两个易于实现且稳定的温度点之间所选定的测温物质体积的变化与温度成线性关系。把在两温度之间体积的总变化分为若干等分，并把引起体积变化一份的温度定义为1度。经验温标与测温介质有关，有多少种测温介质就有多少个温标。按照这个原则建立的有摄氏温标、华氏温标。华氏温标：标准仪器是水

3、银温度计，按照华氏温标，水的冰点为32oF，沸点是212oF。分成180份，对应每份的温度为1华氏度，单位为“oF”。摄氏温标：所用标准仪器是水银玻璃温度计。分度方法是规定在标准大气压力下，水的冰点为零度，沸点为100度，水银体积膨胀被分为100等份，对应每份的温度定义为1摄氏度，单位为“oC”摄氏温度和华氏温度的关系为2.热力学温标热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度;水的三相点，即液体、固体、气体状态的水同时存在的温度，为273.16K，水的凝固点，即相

4、当摄氏温标0℃，相当华氏温标32℉的开氏温标为273.15K。热力学温标（符号为T）它的单位为开尔文（符号为K）。4.1.2测温方法与测温仪器的分类按照所用方法之不同，温度测量分为接触式和非接触式两大类。1)接触式测温接触式的特点是测温元件直接与被测对象相接触，两者之间进行充分的热交换，最后达到热平衡，这时感温元件的某一物理参数的量值就代表了被测对象的温度值。优点：直观可靠。缺点：是感温元件影响被测温度场的分布，接触不良等都会带来测量误差，另外温度太高和腐蚀性介质对感温元件的性能和寿命会产生不利影

5、响。2)非接触式测温非接触测温的特点是感温元件不与被测对象相接触，而是通过辐射进行热交换，故可避免接触测温法的缺点。具有较高的测温上限；热惯性小，可达千分之一秒，故便于测量运动物体的温度和快速变化的温度。测温仪器对应于两种测温方法，测温仪器亦分为接触式和非接触式两大类。接触式仪器又可分为:膨胀式温度计(包括液体和固体膨胀式温度计、压力式温度计)电阻式温度计(包括金属热电阻温度计和半导体热敏电阻温度计)热电式温度计(包括热电偶和P-N结温度计)以及其它原理的温度计。非接触式温度计又可分为辐射温度计、

6、亮度温度计和比色温度计，由于它们都是以光辐射为基础，故也统称为辐射温度计。按照温度测量范围，可分为超低温、低温、中温、高温和超高温温度测量。超低温一般是指0～10K，低温指10～800K，中温指800～1900K，高温指1900～2800K的温度，超高温是指2800K以上的温度。测温方式温度计与传感器测温范围（℃）主要特点接触式热膨胀式①液体膨胀式（玻璃温度计）②固体膨胀式（双金属温度计）-100～600-80～600结构简单，价廉，一般用于直接读数压力式①气体式②液体式－200～600

7、耐振，价廉，准确度不高，滞后性大，可转换成电信号热电偶－200～1700种类多，结构简单，价廉，感温部小，广泛应用于电测热电阻①金属热电阻②半导体热敏电阻－260～600－260～350种类多，精度高，感温部较大，广泛应用于电测体积小，响应快，灵敏度高，广泛应用于电测非接触式辐射式温度计①光学高温计②比色高温计③红外光电温度计－20～3500不干扰被测温度场，可对运动体测温，响应较快。测温计结构复杂，价高，需定标修正测量值常用测温方法温度分类:应用:测温接触测温非接触测温热辐射测温热

8、传导测温压电效应热阻效应热电势效应金属热电阻半导体热敏电阻热电偶温度传感器压电陶瓷（热释电效应）→敏感元件→电参数光电效应红外温度传感器、光纤温度传感器热电阻电涡流传感器PN结热电效应热敏二极管/三极管、集成温度传感器工作原理：标定对温度计的标定，有标准值法和标准表法两种方法：标准值法就是用适当的方法建立起一系列国际温标定义的固定温度点(恒温)作标准值，把被标定温度计(或传感器)依次置于这些标准温度值之下，记录下温度计的相应示值(或传感器的输出)，并根据国际温标规定的内插公式对温度