NO6温度检测系统电子课件 传感器与检测技术(第2版） 中职 高三 工信版

温度是表征物体冷热程度的物理量，为了定量地描述温度的高低，必须建立温度标尺，即温标。温标就是温度的数值表示。各种温度计和温度传感器的温度数值均由温标确定。历史上提出过多种温标，如早期的经验温标（摄氏温标和华氏温标）、理论上的热力学温标和当前世界通用的国际温标。 热力学温标确定的温度数值为热力学温度(符号为T)，单位为开尔文(符号为K) 。 温度检测系统 项目六 目录 温度检测一般采用热电式传感器。热电式传感器是一种将温度变化转换为电量变化的装置。它利用传感元件的电磁参数随温度变化的特性来达到检测的目的。例如，将温度转化为电阻、磁导或电动势等的变化，通过适当的检测电路，就可由这些电参数的变化来表达所测温度的变化。 温度检测系统 项目六 目录 通过熟悉热电阻式传感器的使用，了解温度检测的一般原理和使用条件，掌握温度传感器的一般分类、原理和使用方法。 任务 认识温度传感器 知识目标 项目六 目录 通过实践操作和训练理解，初步认识热电阻式传感器及其检测适应性，了解工业中常用的各种温度传感器使用方法和一般规程。 技能目标 任务 认识温度传感器 项目六 目录 热电阻是利用导体的电阻随温度变化而变化的特性检测温度的。 目前应用得较多的热电阻材料有铂和铜等。 一、热电阻式温度传感器 任务 认识温度传感器 项目六 目录 因此要求作为检测用的热电阻材料必须具备以下特点 任务 认识温度传感器 （1） 电阻温度系数要尽可能大和稳定 （2） 电阻率高 （3） 电阻与温度之间关系最好成线性 项目六 目录 1.铂电阻 由于铂电阻物理、化学性质在高温和氧化性介质中很稳定，它能用做工业测温元件和作为温度标准。按国际温标ITS-90规定，在-259.34 ℃～630.74 ℃温域内，以铂电阻温度计作基准器。铂电阻与温度的关系，在0 ℃～630.74 ℃以内为 式中，Rt为温度为t时的电阻(Ω)；R0为温度为0 ℃时的电阻(Ω)；t为温度(℃)。 任务 认识温度传感器 项目六 目录 在-190 ℃～0 ℃以内为 式中，A、B、C为分度系数(1/℃)。 由以上两式可知，要确定电阻Rt与温度t的关系，首先要确定R0的数值，R0不同时，Rt与t的关系不同。在工业上将相应于R0=50 Ω和100 Ω的Rt-t关系制成分度表，称为热电阻分度表，表6-1为PT100型铂热电阻分度持性表，可供使用者查阅。 任务 认识温度传感器 项目六 目录 任务 认识温度传感器 项目六 目录 工业用铂热电阻体的结构如图6-1所示，一般由直径为0.03～0.07 mm 的纯铂丝绕在平板形支架上，用银导线作引出线。 任务 认识温度传感器 项目六 目录 2．铜电阻 在检测精度不太高、测温范围不大的情况下，可以采用铜电阻来代表铂电阻，这样可以降低成本，同时也能达到精度要求。在-50 ℃～150 ℃的温度范围内，铜电阻与温度呈线性关系，可用式子表示为 式中，α为铜电阻温度系数，其值为4.25 ×10-3～4.28 ×10-3 ℃-1。 任务 认识温度传感器 项目六 目录 铜热电阻体的结构如图6-2所示。通常用直径为0.1 mm 的漆包线或丝包线双线绕制，而后浸以酚醛树脂成为一个铜电阻体，再用镀银铜线作引出线，穿过绝缘套管便制作成铜电阻。同铂热电阻一样，我国以R0值在100 Ω或50 Ω条件下，制成相应分度表作为标准，供使用者查阅。 任务 认识温度传感器 项目六 目录 3．其他热电阻 上述两种热电阻对于低温和超低温检测性能不理想，而铟、锰、碳等热电阻材料却是检测低温和超低温的理想材料。因此，一般采用上述材料制作低温热电阻传感器。 任务 认识温度传感器 项目六 目录 铟电阻用99.999%高纯度的铟丝绕成电阻，可在室温至4.2 K温度范围内使用。试验证明，在4.2 K～15 K 温度范围内，铟电阻灵敏度比铂电阻高10倍。其缺点是材料软，复制性差。 锰电阻在2 K～63 K温度范围内，电阻随温度变化大，灵敏度高，缺点是材料脆，难拉成丝。 碳电阻适合于液氦温域的温度检测，价廉，对磁场不敏感，但热稳定性较差。 任务 认识温度传感器 项目六 目录 热电效应及热电偶 将两种不同成分的导体组成一个闭合回路，如图6-5所示，当闭合回路的两个接点分别置于不同的温度场中，回路中产生一个方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关的电动势，这种效应称为热电效应。 二、热电偶式温度传感器 任务 认识温度传感器 项目六 目录 15 若两端的温差越大，产生的电动势也越大。两种导体组成的回路称为热电偶，这两种导体称为热电极，产生的电动势称为热电动势。 任务 认识温度传感器 项目六 目录 16 热电偶的热电动势由两部分组成 任务 认识温度传感器 一部分是两种导体的接触电动势 另一部分是单一导体的温差电动势