第三章 温度传感器2.ppt

第三章 温度传感器 一、教学目的： 通过本章学习，要求学生理解 1、温度是非电量，不能直接测量，只有通过温度传感器将其转换成其他物理量才能进行间接测量。 2、对温度传感器传感器及温度测量技术有一个较深入的理解。 二 教学重点 热电偶、金属热电阻、半导体热敏电阻、集成温度传感器的工作原理。 简单实用的温度测量电路。 2.1 温度测量概述 温度是表征物体冷热程度的物理量，是非电量，不能直接测量，只能借助温度传感器的转换，才能对其进行间接测量。 温标：标示物质冷热程度的标准是温标。常用的温标有绝对温度K（符号T）、摄氏温度 （符号t）、华氏温度 ，它们的关系如下： 温度传感器通常组成 t 感温元件 温度显示，温度测量分接触式和非接触式两种。 2.2热电偶传感器 用得广泛、简单、方便、测温范围宽、精度较高、稳定 2.2.1测温原理 热电效应：两种不同材料的导体组成闭合电路，若两节点温度不同，则在该电路中定会产生电动势。称热电动。热电动势由接触电动势和温差电动势组成。 两种导体的接触电动势： 两种金属中自由电子密度不同，接触时，自由电子密度大的要向密度小的一方扩散，达到平衡后，扩散停止，由此在接触处形成稳定的（平衡）电位差叫接触电动势。 单一导体的温差电动势： 单一导体，若两端温度不同，高温端电子要向低温端扩散，从而高温端电子少了带正电，低温端电子多了带负电。如此产生的电动势叫温差电动势。 热电动势与温度成单值函数关系。 热电动势与温度的关系通过热电偶分度表来确定。热电偶分度表是热电偶参考端温度为0摄氏度时，通过实验作出的热电动势与工作端温度数值的对应关系表。 热电偶的基本定律 中间导体定律： 中间温度定律： 2.2.2 热电偶的结构形式及热电偶材料 普通型热电偶：一般由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒组成。 铠装热电偶（缆式热电偶）：将热电偶丝与电熔氧化镁绝缘物熔铸在一起，外表在套不锈钢管等。它耐高压，反应时间短，坚固耐用。 薄膜热电偶：用真空镀膜技术将热电偶材料沉积在绝缘体上构成，测温－200～500摄氏度，热电极材料多用铜－康铜、镍锘－铜、镍锘－镍硅等，云母作绝缘，适用于表面温度的测量。 热电偶组成材料及分度表：四种标准华材料 2.2.3 热电偶测温及参考温度补偿 热电偶测温基本电路 热电偶参考端的补偿 热电偶有两端，一端是测温端，另一端是自由端，即参考端，其温度应为0摄氏度。若参考端温度不为0摄氏度，则不合分度表，会给测温带来误差。为此应对参考端温度进行补偿。 如利用中间温度定律——代数和方法补偿 利用电桥法补偿等 2.3 金属热电阻传感器 原理：利用金属导体的电阻值随温度的变化而变 化的原理测温。 结构：热电阻、连接导线、显示仪表组成。 广泛用于测－220～850摄氏温度 还可以测至1K（－272摄氏度）～1000摄氏度 注意：绝对温度0K，相当于 为热力学第三定律极限 温度，为温度下限禁区，决不能达到。故 是 最低温度。 材料是铂－铜 2.3.1热电阻的温度特性 热电阻 Rt 随温度变化的变化特性