传感器及实用检测技术课件第21章.ppt

第2章　温度传感器及检测 2.1　温度检测的概述2.1.1　温度 温度定义：是指物质内部分子无规则运动的剧烈程度。它是表征物体冷热程度的物理量。 温度高的物体分子平均动能大;温度低的物体分子平均动能小。　　 例如,我们在室温32℃环境会觉得闷热,但长时间在野外太阳直射下工作的人突然进入此屋,则会顿感凉爽。因此,简单地用人的感觉来判断温度是不科学的。 　　　为了判断温度的高低,只能借助于某种特殊物质的性能参量随温度的变化的一些规律来进行。 比较理想的有: 液体、气体的体积或压力; 金属、半导体的电阻; 热电偶的热电动势; 物体的热辐射等, 利用这些性能就可以制成相应的温度传感器。 2.1.2　温标 定义：衡量温度高低的标尺就是温标。 常用的温标有：1.经验温标，2.热力学温标 ，3.国际温标。　　1.经验温标 指以实验方法或经验公式为依据确定的,是最早使用的温标。 主要有：（1）华氏温标，（2）摄氏温标。 　　1)最早的测温装置　　最早的测温装置是由伽利略在1592～1603年发明的(如图2－1所示)。它由一个玻璃泡和一个长的玻璃管组成。测温时,将玻璃管插入到带色的液体中。若预先加热泡内的气体,则在其后的冷却中,液体会进入到管内。根据液体进入管内的程度,就可以判断大气温度的高低。 图2－1　伽利略的温度计 2)华氏温标　在1714年,德国人华伦海脱(DavielFahrenheit)以水银为测温体,利用其体积随温度变化的特性制作了水银温度计,并提出在标准大气压下的温度标定值:　(1)冰水融体为32。　(2)水的沸点为212。　(3)中间等分为180份,每份为1度,以表示。　　这种温标目前在欧美等国家还在使用。 　　3)摄氏温标　　摄氏温标是在1742年,由瑞典摄尔休(AndersCelsius)提出。他将温度标定值设定为　　(1)冰水融体为0℃。　　(2)水的沸点为100℃。　　(3)中间等分为100份,每份为1摄氏度,以℃表示。　　我国目前仍广泛使用这种温标。 摄氏温标与华氏温标温标之间的换算： F (℉) ＝t(℃)[(212-32)/100]+32  或 F (℉) ＝t(℃)（9/5）+32例如，t=40,则F=104 　　2.热力学温标　　热力学温标是在19世纪中叶,由英国人开尔文(Kelvin)根据卡诺循环理论推出:　　(1)冰水融体为273.15K。　　(2)水的沸点为373.15K。　　(3)中间等分为100份,每份为1开尔文,以K表示。　　(4)绝对零度相当于－273.15℃。 　　3.国际温标　　国际温标(ITS－90)于1990年发布,记为“T90”,其单位仍为K。它与摄氏温度t90的关系记为 2.1.3　温度的标定　　温度的标定以标准的测温仪器为基准。　　国际上一般将整个温标分为4个温区,其相应的标准仪器为　　(1)0.65～5.0K,3He和3He（氦）蒸汽压温度计。　　(2)3.0～24.5561K,3He和4He定容气体温度计。　　(3)13.8033K～961.78℃,铂电阻温度计。　　(4)961.78℃以上,光学或光电高温计。 　　而温度的标定又是按等级来进行的:  按温度计的准确度分为：基准、工作基准、一等标准、二等标准及工业用等级别; 按标准仪器的计量管理部门垂直分布为：国际计量局、中国计量局、省市技术监督局等等级。 最高准确度的标准仪器在国际计量局,定期下属计量部门要和上一基准比对,以确保温度量值的统一性。 2.1.4　温度的检测方法　　从输出量有无电信号可以划分为:非电测量和电测量两大类; 从使用方式可以划分为:接触类和非接触类, 这种测温方式的特点如表2－1所示。 表2－1　接触法与非接触法测温特性 2.1.5　温度传感器的分类及合理选用　　1.温度传感器的分类　　温度传感器根据其工作原理、测温范围等可以分为许多种。　　表2－2从物理效应方面予以概况;表2－3、2－4从性能及测温范围方面予以总结。 表2－2　温度传感器概况 表2－3　常用温度计的种类及特性 表2－4　各种温度计的测温范围 　　2.测温计的合理选择　　准确测量温度的关键是做到感温部分与被测物体的温度一致。其次,还应详细了解测量目的、测量对象(参考表2－5),并在掌握温度传感器性质、安装情况的基础上,利用恰当的方法选择最适合的。 表2－5　温