传感器原理与检测技术 教学课件 作者 钱显毅 第6章.ppt

《传感器原理与检测技术 教学课件 作者 钱显毅 第6章.ppt》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、第6章　热电式传感器6.1　热电偶温度传感器6.1.1　热电偶测温原理6.1.2　热电动势的测量6.1.3　热电偶的基本定律6.1.4　热电偶冷端温度误差及其补偿6.1.5　常用热电偶的特点6.1.6　常用热电偶的应用举例6.2　热敏电阻温度传感器6.2.1　热敏电阻的基本类型6.2.2　NTC热敏电阻的基本特性6.2.3　半导体热敏电阻传感器的组成第6章　热电式传感器6.2.4　提高热敏电阻传感器互换性与线性的方法6.2.5　热敏电阻的应用6.3　其他温度传感器6.3.1　磁式温度传感器6.3.2　电容式温度传感器6.1　热电偶温

2、度传感器6.1.1　热电偶测温原理6.1.2　热电动势的测量6.1.3　热电偶的基本定律6.1.4　热电偶冷端温度误差及其补偿6.1.5　常用热电偶的特点6.1.6　常用热电偶的应用举例6.1.1　热电偶测温原理图6-1　热电偶的结构6.1.2　热电动势的测量图6-2　热电动势的测量电路6.1.3　热电偶的基本定律图6-3　热电偶回路中接入第三种导体6.1.3　热电偶的基本定律图6-4　三种导体分别组成热电偶1.0℃恒温法2.冷端恒温法3.冷端补偿器法4.补偿导线法5.采用不需要冷端补偿的热电偶6.1.4　热电偶冷端温度误差及其补偿

3、1.0℃恒温法图6-5　0℃恒温法1—水银　2—变压器油　3—试管4—盖　5—铜导线　6—显示仪表7—保温瓶　8—冰水混合物2.冷端恒温法只要在回路中加入相应的修正电压，或调整指示装置的起始位置，即可达到完全补偿的目的。3.冷端补偿器法图6-6　冷端补偿器法1—热电偶　2—补偿导线　3—冷端补偿器　4—显示仪表4.补偿导线法当然热电偶冷端温度由于受热端温度的影响，在很大范围内变化时，则直接采用冷端温度补偿法将很困难。因此，应先采用前述的补偿导线(对于廉价热电偶，可以采用延长热电极的方法)，将冷端远移到温度变化比较平缓的环境中，再采用

4、上述的补偿方法进行补偿。5.采用不需要冷端补偿的热电偶目前已知道：镍钴-镍铝热电偶在300℃以下、镍铁-镍铜热电偶在50℃以下、铂-铂热电偶在50℃以下的热电动势均非常小。只要实际的冷端温度在其范围内，使用这些热电偶可以不考虑冷端误差。6.1.5　常用热电偶的特点1)结构简单，制造容易，使用方便，热电偶的电极不受大小和形状的限制，可按照需要进行配制。2)因为它的输出信号为电动势，因此测量时，可不要外加电源。3)测量范围广，可从-269～1800℃。4)测量精度高，热电偶与被测对象直接接触，不受中间介质的影响。5)便于远距离测量、自动

5、记录及多点测量。6.1.6　常用热电偶的应用举例1.热电偶测金属表面温度2.测控应用1.热电偶测金属表面温度表面温度测量是温度测量的一大领域。金属表面温度的测量对于机械、冶金、能源、国防等部门来说是非常普通的问题。例如，热处理的锻件、铸件、气体水蒸气管道、炉壁面等表面温度的测量。测温范围从几百摄氏度到一千多摄氏度，测量方法通常利用直接接触测温法。2.测控应用图6-7　热电偶测量系统6.2　热敏电阻温度传感器6.2.1　热敏电阻的基本类型6.2.2　NTC热敏电阻的基本特性6.2.3　半导体热敏电阻传感器的组成6.2.4　提高热敏电阻

6、传感器互换性与线性的方法6.2.5　热敏电阻的应用6.2.1　热敏电阻的基本类型图6-8　三种热敏电阻的热电特性曲线6.2.2　NTC热敏电阻的基本特性1.热电特性2.伏安特性3.热响应特性1.热电特性图6-8　三种热敏电阻的热电特性曲线2.伏安特性图6-9　NTC热敏电阻的伏安特性曲线3.热响应特性热敏电阻测温的过程都是将被测对象的热能通过接触传热或者辐射传热的方式传递给敏感元件，引起敏感元件自身的温度变化，将自身温度变化转为自身电阻的变化，这个过程是需要时间的，所以要求测量元件要有良好的热响应特性。热敏电阻的热响应特性常用耗散常

7、数H和时间常数τ来表示。耗散常数表示热敏电阻在电功率作用下，自身温度变化1℃所耗散的功率变化量，即H=ΔP/ΔTH的大小与电阻体的结构、形状、所处介质的种类和状态有关。6.2.3　半导体热敏电阻传感器的组成图6-10　热敏电阻元件的结构a)带玻璃保护管　b)柱形　c)带密封玻璃柱1—电阻体　2—引出线　3—玻璃保护管4—锡箔　5—导体　6—密封材料6.2.3　半导体热敏电阻传感器的组成图6-11　半导体热敏电阻的测量桥路6.2.4　提高热敏电阻传感器互换性与线性的方法由于NTC热敏电阻是烧结半导体，所以它的特性参数有一定的离散性。在

8、批量生产中，即使是同一批产品，其标称阻值的离散率也达到±20％左右，因此这种传感器的互换性较差。此外，热电特性的非线性较大，影响了传感器测量精度的提高。6.2.4　提高热敏电阻传感器互换性与线性的方法图6-12　NTC热敏电阻的几种组