第二章 温度传感器及其处理电路.pdf

传感器技术 研究生课程 电子与信息工程学院 张加宏主讲 拟讲课内容： 1.传感器技术概述与基础知识 2.温度传感器及其处理电路 3.气压传感器及气压海拔高度计及调理电路 4.光电传感器及测控电路 5.探空湿度传感器技术 6.超声波或MEMS风速风向传感器 7.MEMS加速度计的设计和微机械工艺探讨 8.微波传感器与无线传感网络 9.数据融合补偿处理技术 10.传感器测试和标定案例分析 感知温度important!!! 温度是自然界中和人类打交道最多的物 理参数之一，无论是在生产实验场所，还 是在居住休闲场所，温度的采集或控制都 十分频繁和重要，而且网络化远程采集温 度并报警是现代科技发展的一个必然趋势。 由于温度不管是从物理量本身还是在实际 人们的生活中都有着密切的关系，所以温 传感器就会相应产生。 第二章 温度传感器及其处理电路 2.0 温度的基本概念和测量方法 2.1 热电式温度传感器简介 2.2 热电偶温度传感器及探讨 2.3 热铂电阻pt100、pt1000解决方案 2.0 温度的基本概念和测量方法 温度标志着 低温 物质内部大量分 子无规则运动的 剧烈程度。温度 越高，表示物体 高温 内部分子热运动 越剧烈。 模拟图：在一个密闭的空间里，气体分 子在高温时的运动速度比低温时快！ 热平衡：温度是描述热平衡系统冷热程度的物理 量。 分子物理学：温度反映了物体内部分子无规则运 动的剧烈程度。 能量：温度是描述系统不同自由度间能量分配状 况的物理量。 温标 为了保证温度量值的统一和准确，应该建立一个用 来衡量温度的标准尺度，简称为温标。温标是用数值 表示温度的一整套规程，它规定了温度读数的起点 （零点）以及温度的单位。各种温度计的数值都是由 温标决定的。国际上用得较多的温标有摄氏温标、华 氏温标、热力学温标和国际实用温标。 温标：表示温度大小的尺度是温度的标尺。 1．摄氏温标 是工程上最通用的温度标尺。摄氏温标是在标准大 气压(即101325Pa)下将水的冰点与沸点中间划分一百个 等份，每一等份称为摄氏一度(摄氏度，℃) ，一般用小 写字母 t 表示。与热力学温标单位开尔文并用。 摄氏温标与国际实用温标温度之间的关系如下： t =T-273.15 ℃ T= t+273.15 K 2．华氏温标 目前已用得较少，它规定在标准大气压下冰的融 点为32华氏度，水的沸点为212华氏度，中间等分为 180份，每一等份称为华氏一度，符号用℉，它和摄 氏温度的关系如下： m=1.8n+32 ℉ n= 5/9 (m-32) ℃ 3．热力学温标 摄氏温标和华氏温标是借助于一些物质的物理量和温度的关 系来确定温度标尺，具有局限性和任意性。例如，当被测温 度在冰点和沸点之外时，就无法进行标定了。因此，在1848 年物理学家开尔文（Kelvin）建议，利用卡诺定理及其推论 建立一个与测温物质无关的温标即热力学温标。在国际单位 制中，以热力学温标为基本温标，它所定义的温度称为热力 学温度T，单位为开尔文（K）。 热力学温标以水的三相点（固、液、气三态并存）为温 度基本定点，规定其数值为273.16K，将热力学零度至水的 三相点温度之间均分为273.16等份，每一等份为一开尔文 （1K）。 几种温标的对比 正常体温 为37 °C ， 相当于华 氏温度多 少度？ 温度是不能直接测量的。只能通过物体随温度变化的某 些特性（如体积、长度、电阻等）来间接测量。 工业生产自动化流程,温度测量点要占全部测量 点的一半左右。 温度传感器是实现温度检测和控制的重要器件。 热电式传感器将温度变化转换成电量（电阻、电势等）