自动检测技术实用教程 教学课件 ppt 作者 周征 第3章 温度传感器.ppt

第3章 温度检测技术 内容提要 在本章中，首先介绍温度的检测方法及其特点，通过对接触式温度检测（热电阻、热敏电阻、热电偶、集成温度传感器）及非接触式温度检测器（光学高温计、辐射温度计、红外温度传感器、光纤温度传感器）工作原理的分析，详细地介绍了温度测量的各种方法及应用技术。 通过本章学习，要求学会利用各种测温元件实现温度的接触式和非接触式测量。 3.1 概述 温度是与人类的生活、工作关系最密切的物理量，也是各门学科与工程研究设计中经常遇到和必须精确测量的物理量。从工业炉温、环境气温到人体温度；从空间、海洋探测到家用电器，各个领域都离不开测温和控温。因此，测温-控温技术是自动检测技术中发展最快、范围最广的技术之一。 3.1.1 温度与温标 温度是表征物体冷热程度的物理量，是物体内部分子无规则剧烈运动程度的标志，是工业生产中最普遍、最重要的热工参数之一。由于温度是直接影响生产安全、产品质量、生产效率、能源使用情况等的因素，因而对温度的检测提出了更高的要求。 为了定量地描述温度，引入一个概念─—温标。温标是衡量物体温度的标准尺度，是温度的数值表示方法，是规定温度的读数起点（零点）和测量的基本单位。温标的种类很多，目前国际上常用的温标有摄氏温标、华氏温标、热力学温标和国际实用温标。 1. 摄氏温标 摄氏温标是根据液体（水银）受热后体积膨胀的性质建立起来的。 摄氏温标规定在标准大气压下纯水的冰融点为0℃，水沸点为100℃，在0℃～100℃之间分一百等份，每一等份定义为1摄氏度。 单位符号为℃，变量符号记作t。 2. 华氏温标 华氏温标也是根据液体（水银）受热后体积膨胀的性质建立起来的。 华氏温标规定在标准大气压下纯水的冰融点为32℃，水沸点为212℃，中间180等份，每一等份定义为1华氏度。 单位符号为°F，变量符号记作tF。 上述两种温标所测得的温度数值与所采用的物体的物理性质（如水银的纯度）及玻璃管材料等因素有关，因此不能保证各国所采用的基本测温单位完全一致。 3. 热力学温标 1948年，威廉.汤姆首先提出的； 热力学温标又称开氏温标； 是以热力学第二定律为基础的理论温标，与物体任何物理性质无关，是国际统一的基本温标。 单位符号为K，变量符号记作T。 热力学温标有一个绝对零度，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度，因此它又称为绝对温标。 热力学第二定理的表述 　　①热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体(不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化，这是按照热传导的方向来表述的)。 　　②不可能从单一热源取热，把它全部变为功而不产生其他任何影响(这是从能量消耗的角度说的,它说明第二类永动机是不可能实现的）。 4. 国际实用温标 由于热力学温标是理论温标无法付诸实用。为此需要建立一种紧密接近热力学温标的简单温标，即国际实用温标。 （International practical Termperture scale of 1968）简称IPTS-68，又称国际温标。 国际实用温标是用来复现热力学温标的； 温标单位大小定义为水三相点（固、液、气三相并存）的热力学温度的1/273.16， 其单位符号为K（开尔文），变量符号记作T90。 T90：1990年国际温标（ITS－90）定义的国际开尔文温度。 4. 国际实用温标 摄氏温标与华氏温标的换算关系为： 摄氏温标与华氏温标：摄氏温标与国际实用温标： 3.1.2 温度检测的主要方法及特点 1. 温度检测的主要方法 （1）利用物质热膨胀与温度关系测温 用以测温的选择物体可以是固体、气体或液体，其受热后体积膨胀，在一定温度范围内体积变化与温度变化呈连续、单值的关系，且复现性好。 如双金属温度计、压力式温度计和玻璃液体温度计。 （2）利用热效应测温 两种不同的导体两端短接形成闭合回路，当两接点处于不同温度时，回路中出现热电势。 利用这一原理制成生产中广泛使用的热电偶温度计。 （3）利用导体或半导体的电阻与温度关系测温 对于铂、铜等金属导体或半导体热敏电阻，其阻值随温度变化发生相应变化，根据R-t关系测量温度。 如铂电阻温度计。 （4）利用热辐射原理测温 物体辐射能随温度而变化，利用这一性质制成选择物质不与被测物质相接触而测温的辐射式温度计。 如单色辐射高温计、光学高温计和比色高温计等。 在温度检测系统中，感受温度变化的元件称为感温元件； 将温度转换成电量（如电压、电阻等）输出的仪表称为温度传感器。 习惯上，按测温范围不同，将600℃以上的测温仪表称为高温计；把测量600℃以下的测温仪表称为温度计。 根据感温元件与被测物质是否接触，将温度检测仪表分为接触式和非接触式两大类。 2. 各种测温方法的特点 表3-1 3.2 接触式温度检测技术 接触式测温的方法就