自动检测技术全套配套课件第3版宋文绪 第2章.ppt

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1、第2章温度检测温度是表征物体或系统的冷热程度的物理量。温度单位是国际单位制中七个基本单位之一。本章在简单介绍温标及测温方法的基础上，重点介绍膨胀式温度测量、电阻式温度传感与测试、热电偶温度计、辐射式温度计、光导纤维温度计、集成温度传感技术等测温原理及方法。2.1温标及测温方法2.1.1温标经验温标:1.摄氏温标;2.华氏温标;3.列氏温标。摄氏、华氏、列氏温度之间的换算关系为C=(5/9)*(F-32)=(5/4)R热力学温标:1848年威廉.汤姆首先提出以热力学第二定律为基础建立起来的温度仅与热量有关而与物质无关的热力学温标。因是开尔文总结出来的

2、故又称为开尔文温标，用符号K表示。国际实用温标2.1温标及测温方法2.1.2温度检测的主要方法及分类温度检测方法一般可以分为两大类，即接触测量法和非接触测量法。常用的测温方法、类型及特点如表2.1.1所示。2.2膨胀式温度计膨胀式温度计分为液体膨胀式温度计和固体膨胀式温度计两大类。2.2.1双金属温度计:双金属温度计的突出特点是:抗震性能好，结构简单，牢固可靠，读数方便，但它的精度不高，测量范围也不大。2.2膨胀式温度计2.2.2压力式温度计一、压力式温度计的结构及工作原理二、充气体的压力温度计:气体状态方程式PV=mRT表明，在密封容器内充以气体

3、，就构成充气体的压力温度计。三、充蒸汽的压力温度计:充蒸汽的压力温度计是根据低沸点液体的饱和蒸气压只和气液分界面的温度有关这一原理制成。2.3电阻式温度传感器热电阻温度传感器是利用导体或半导体的电阻率随温度的变化而变化的原理制成的，实现了将温度的变化转化为元件电阻的变化。有金属（铂、铜和镍）热电阻及半导体热电阻（称为热敏电阻）。2.3.1金属热电阻传感器一、热电阻类型:金属热电阻主要有铂电阻、铜电阻和镍电阻等,其中铂电阻和铜电阻最为常见。1、铂热电阻：在-200～0℃的范围内在0～850℃的范围内2、铜热电阻：可表示为2.3电阻式温度传感器二、热电

4、阻的结构:热电阻主要由电阻体、绝缘套管和接线盒等组成。三、热电阻传感器的测量电路1、三线制2、四线制2.3.2半导体热敏电阻传感器热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随温度变化而变化的性质制成的。一、NTC型、PTC型、CTR型三类热敏电阻的特性曲线如图二、热敏电阻的主要参数2.3电阻式温度传感器2.3电阻式温度传感器三、热敏电阻的特点:灵敏度高,体积小、热贯性小、结构简单，化学稳定性好，机械性能强，价格低廉，寿命长，热敏电阻的缺点是复现性和互换性差，非线性严重，测温范围较窄，目前只能达到-50～300℃。四、热敏电阻的应用:1、温度测量2、温度补偿3

5、、温度控制4、过热保护2.4热电偶传感器2.4.1热电偶测温原理一、热电偶的特点二、热电偶的分类1、热电偶材料分2、按用途和结构分三、热电偶的测温原理:热电偶测温是基于热电效应，在两种不同的导体（或半导体）A和B组成的闭合回路中，如果它们两个接点的温度不同，则回路中产生一个电动势，通常我们称这种现象为热电势，这种现象就是热电效。2.4热电偶传感器当热电偶材料一定时，热电偶的总电势成为温度T和T0的函数差。即如果使冷端温度T0固定,则对一定材料的热电偶，其总电势就只与温度T成单值函数关系，即2.4热电偶传感器由此可得有关热电偶的几个结论(1)热电偶必

6、须采用两种不同材料作为电极，否则无论热电偶两端温度如何，热电偶回路总热电势为零。(2)尽管采用两种不同的金属，若热电偶两接点温度相等，即T=T0，回路总电势为零。(3)热电势只与结点温度有关，与中间各处温度无关。2.4热电偶传感器四、热电偶基本定律1、均质导体定律2、中间导体定律3、中间温度定律4、标准电极定律2.4.2热电极材料及常用热电偶一、热电极材料二、标准热电偶1、铂铑10-铂热电偶(S型)2、铂铑30-铂铑6热电偶(B型)3、镍铬-镍硅(镍铬-镍铝)热电偶(K型)4、镍铬-考铜热电偶（E型）三、非标准热电偶1、钨铼系2、铱铑系3、镍钴-镍

7、铝2.4热电偶传感器2.4.3热电偶的结构一、普通型热电偶:通常都是由热电极、绝缘材料、保护套管和接线盒等主要部分组成。二、铠装热电偶:铠装热电偶是由热电极、绝缘材料和金属套管经拉伸加工而成的组合体，其结构分单芯和双芯两种。2.4热电偶传感器2.4.4热电偶冷端温度补偿一、补偿导线法:常用热电偶的补偿导线参见表2.4.2。二、计算法:三、补偿电桥法:补偿电桥法是利用不平衡电桥产生的电势来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值，如图所示。四、冰浴法五、软件处理法2.4热电偶传感器2.4.5热电偶常用测温线路一、测量某点温度的基本电路二、测量两点

8、之间温度差的测温电路三、测量多点的测温线路四、测量平均温度的测温线路:其缺点是当某一热电偶烧断时，不能很快地觉察出来。五、