传感器与检测cgq9第9章温度检测技术.ppt

依据物体光谱辐射出射度或辐射亮度和其温度T的关系，可以测出物体的温度。 目前国内外使用的光谱辐射温度计都是根据被测物体的光谱辐射亮度来确定物体的温度。 光谱辐射温度计 1.光学高温计 特点：结构较简单，使用方便，适用于1000 K～3500 K范围的温度测量，其精度通常为1.0级和l.5级，可满足一般工业测量的精度要求。它被广泛用于高温熔体、高温窑炉的温度测量。 用光学高温计测量被测物体的温度时，读出的数值将不是该物体的实际温度，而是这个物体此时相当于绝对黑体的温度，即所谓的“亮度温度”。 亮度温度：在波长为 λ、温度为T时，某物体的辐射亮度L与温度为TL的绝对黑体的亮度L0λ 相等，则称TL为这个物体在波长为λ时的亮度温度。数学表达式为 通常用维恩公式来近似表示光谱辐射亮度 光学高温计是在波长为λ的单色波长下获得的亮度。实际温度为 1.光学高温计 光学高温计通常采用0.66±0.01μm的单一波长，将物体的光谱辐射亮度Lλ 和标准光源的光谱辐射亮度进行比较，确定待测物体的温度。 光学高温计有三种形式： 灯丝隐灭式光学高温计 恒定亮度式光学高温计 光电亮度式光学高温计 1.光学高温计 灯丝隐灭式光学高温计 原理：由人眼对热辐射体和高温计灯泡在单一波长附近的光谱范围的辐射亮度进行判断，调节灯泡的亮度使其在背景中隐灭或消失而实现温度测量的。 WGGZ型光学高温计的示意图如下图所示： 2.光电高温计 优点：结构相对较简单，灵敏度高，测量范围广，使用方便。 缺点：光学高温计在测量物体的温度时，由于要靠手动调节灯丝的亮度，由眼睛判别灯丝的“隐灭”，故观察误差较大，也无法实现自动检测和记录。 光电高温计与光学高温计相比，主要优点有： 灵敏度高 精确度高 使用波长范围不受限制 光电探测器的响应时间短 便于自动测量与控制 2.光电高温计 3.辐射温度计 辐射温度计是根据全辐射定律，基于被测物体的辐射热效应进行工作的。 辐射温度计由辐射敏感元件、光学系统、显示仪表及辅助装置等几大部分组成。 辐射温度计与光学高温计一样是按绝对黑体进行温度分度的，因此用它测量非绝对黑体的具体物体温度时，仪表上的温度指示值将不是该物体的真实温度，我们称该温度为此被测物体的辐射温度。 热电阻的结构 铂电阻测温 热电阻感温元件是用来感受温度的电阻器。它是热电阻的核心部分，由电阻丝及绝缘骨架构成。 作为热电阻丝材料应具备如下条件： ① 电阻温度系数大、线性好、性能稳定； ② 使用温度范围广、加工方便； ③ 固有电阻大，互换性好，复制性强。 铂电阻测温 热电阻的引线形式 热电阻的内引线是出厂时自身具备的引线，其功能是使感温元件能与外部测量及控制装置相连接。 热电阻的外引线有两线制、三线制及四线制三种，如图9-4所示。 铂电阻测温 铂电阻测温 1.两线制测量电桥 2.三线制测量电桥 3. 四线制测量原理 RTD为被测热电阻，通过四根电阻引线将热电阻引入测量设备中，各引线电阻为RLEAD；恒流源I加到RTD的两端，RTD另两端接入电压表VM，由于电压表具有极高的输入电阻（通常高于100 MΩ），因此流经电压表的电流可忽略不计，VM两端电压完全等于RTD两端的电压，流经RTD的电流完全等于恒流源电流I。 由此可见，RTD的电阻值精确等于U/I，与引线电阻无关。 3.四线制测量原理 该测量原理的误差主要来自于恒流源的精度、电压表的测量精度、引线的固有热电势。 可采用如下措施提高测量精度： ①在电流回路中加入一具有极低温度系数的高精密电阻作为采样电阻，测量该采样电阻上的电压值VS进而精确得到恒流源的电流值I，从而消除由于温漂、失调等因素造成的恒流源误差； ②变换恒流源极性测量热电阻，可大大抑制热电势的影响。 铜电阻和热敏电阻测温 铜电阻 铜电阻(WZC)的电阻值与温度的关系几乎呈线性，其材料易提纯，价格低廉；但因其电阻率较低（仅为铂的1/2左右）而体积较大，热响应慢；另因铜在250℃以上温度本身易于氧化，故通常工业用铜热电阻（分度号分别为Cu50和Cul00）一般其工作温度范围为-40℃～120℃。其电阻值与温度的关系为： 当 ℃时 铜电阻和热敏电阻测温 热敏电阻的优点： ①灵敏度高，其灵敏度比热电阻要大1～2个数量级； ②很好地与各种电路匹配，而且远距离测量时几乎无需考虑连线电阻的影响； ③体积小； ④热惯性小，响应速度快，适用于快速变化的测量场合； ⑤结构简单坚固，能承受较大的冲击、振动。 热敏电阻的缺点： ①阻值与温度的关系非线性严重；