4.温度与湿度测量.ppt

* * 电子与通信工程系—张丹 检测技术与应用 4.1 温度传感器类型与测温范围 第4章 温度与湿度测量 分类: 按其名称可分为：热电偶、测温电阻器、热敏电阻、感温铁氧体、石英晶体振动器、双金属温度计、压力式温度计、玻璃制温度计、辐射传感器、晶体管、二极管、半导体集成电路传感器等。 按其原理可分为：接触式温度传感器、非接触式温度传感器。 按其测温范围可分为：超高温用传感器（1500℃以上）、高温用传感器（1000～1500℃）、中高温用传感器（500～1000℃）、中温用传感器（0～500℃）、低温用传感器（–250～0℃）、极低温用传感器（–270～–250℃）等。 按其测温特性可分为：线性型（测温范围宽）、指数函数型（输出小、测温范围窄）、开关特性型（输出大的特定温度）。 按其测定精度可分为：温度标准用（测定精度±0.1～±0.5℃）、绝对值测定用（测定精度±0.5～±5℃）、管理温度测定用（相对值±1～±5℃）。 电子与通信工程系—张丹 检测技术与应用 特点: （1）接触式温度传感器 传感器直接与被测物体接触进行温度测量，由于被测物体的热量传递给传感器，降低了被测物体温度，特别是被测物体热容量较小时，测量精度较低。因此采用这种方式要测得物体的真实温度的前提条件是被测物体的热容量要足够大。 （2）非接触式温度传感器 主要是利用被测物体热辐射而发出红外线，从而测量物体的温度，可进行遥测。其制造成本较高，测量精度却较低。优点是：不从被测物体上吸收热量；不会干扰被测对象的温度场；连续测量不会产生消耗；反应快等。 电子与通信工程系—张丹 检测技术与应用 发展方向: ① 超高温与超低温传感器，如+3000℃以上和–250℃以 下的温度传感器。 ② 提高温度传感器的精度和可靠性。 ③ 研制家用电器、汽车及农畜业所需要的价廉的温度传感器。 ④ 发展新型产品，扩展和完善管缆热电偶与热敏电阻；发展薄膜热电偶；研究节省镍材和贵金属以及厚膜铂的热电阻；研制系列晶体管测温元件、快速高灵敏CA型热电偶以及各类非接触式温度传感器。 ⑤ 发展适应特殊测温要求的温度传感器。 ⑥ 发展数字化、集成化和自动化的温度传感器。 电子与通信工程系—张丹 检测技术与应用 4.2 热电阻温度传感器及其温度测量电路 在工业上广泛应用的热电阻温度计一般用来测量–200～+500℃范围的温度，随着科学技术的发展热电阻温度计的测量范围低温端可达1 K左右，高温端可测到1000℃。热电阻温度计的特点是精度高，适宜于测低温。在560℃以下的温度测量时，它的输出信号比热电偶容易测量。 1. 常用热电阻及其主要性能 铂电阻: 精度高、稳定性好、性能可靠。 阻值温度之间的关系为: 在0～850 ℃范围内，铂电阻的阻值为 在–200 ～0 ℃ 范围内，则铂电阻的阻值为 工业用标准铂电阻R0有100欧和50欧两种，并将电阻值与温度的对应关系列成表格，称为铂电阻分度表，分度号分别为 和 。 电子与通信工程系—张丹 检测技术与应用 铜电阻: 在测温范围比较小(–50～+150 ℃)的情况下，有很好的稳定性，温度系数比较大，电阻值与温度之间接近线性关系。而且材料容易提纯，价格便宜。不足之处是测量精度较铂电阻稍低、电阻率小。 在–50～+150 ℃温度范围内，铜电阻的阻值与温度之间的关系为: 按照国家标准，铜电阻R0有100欧和50欧两种，其百度电阻比不小于1.428，分度号分别为Cu100和Cu50。 电子与通信工程系—张丹 检测技术与应用 铁电阻和镍电阻: 铁和镍这两种金属的电阻温度系数较高、电阻率较大，故可作成体积小、灵敏度高的电阻温度计，其缺点是容易氧化，化学稳定性差，不易提纯，复制性差，而且电阻值与温度的线性关系差目前应用不多。 其他热电阻: 近年来对低温和超低温的测量越来越多，为此人们研究开发出铟热电阻、锰热电阻和随阻等一些较为新颖的低温热电阻。 (1) 铟热电阻。用99.999％高纯度铟丝制成高精度低温热电阻。实 验证明，在–269～–258 ℃ 温度范围内，其灵敏度比铂电阻高10倍。其缺点是材料软、重复性差。 (2) 锰热电阻。在–271 ～–210 ℃范围内使用，电阻随温度变化大，灵敏度高，但质脆、难拉成丝且易损坏。 (3) 碳热电阻。在–273 ～–268 ℃温度范围内使用，适合于液氦温区的温度测量。其优点是热容量小，灵敏度高，价格低廉，操作简便，对磁场不敏感。缺点是稳定性较差。 (4) 铁热电阻。缺点是：输出特性为非线性。 电子与通信工程系