模块二　温度测量　课件　广东2022中职《传感器应用技术》

课题一 热敏电阻温度传感器 课题二 热电阻温度传感器 课题三 热电偶式温度传感器 模块二 温度测量 ¤ 掌握温度的基本概念 ¤ 掌握热敏电阻的测量温度方法及其适用场所 ¤ 掌握热敏电阻温度传感器的使用及测量方法 模块二 课题一　热敏电阻温度传感器 任务提出： 在现代机加工过程中常常使用数控机床(见下左图)，机床中电动机的旋转、移动部件的移动、切削等都会产生热量(见下右图)，且温度分布不均匀，造成温差，使机床产生热变形影响零件加工精度。为了避免温度产生的影响,可在机床上某些部位装设温度传感器,感受温度信号并将其转换成电信号送给控制系统，控制冷却液流量，以便控制温度。 机加工使工件温度升高 数控机床 任务分析： 温度传感器是温度控制器的主要组成部分，它可以将温度这一物理量转换成电信号，并提供给控制器(一般为比较放大器)，实现温度的自动控制。 相关知识： 一、温度的基本概念 1. 温度 温度表示物体的冷热程度，物体温度的高低确定热量传递的方向：热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体。 2. 温标 为了进行温度测量，需建立温度的标尺,即温标。它规定了温度读数的起点(零点)以及温度的单位。国际上规定的温标有：摄氏温标、华氏温标、热力学温标、国际实用温标。 （1）摄氏温标 摄氏温标把在标准大气压下冰的熔点定为零度(０℃),把水的沸点定为100度(100℃),在这两个温度点间划分100等份,每一等份为１摄氏度。 （2）华氏温标 华氏温标把一定浓度的盐水凝固时的温度定为0℉,把标准大气压下纯水凝固时的温度定为32℉,把标准大气压下水沸腾的温度定为212℉,把这两个温度点之间划分180等份,每一等份为１华氏度,用℉代表华氏温度。 华氏温标与摄氏温标的关系式为: [θ]F＝1.8(t)℃＋32 （3）热力学温标 国际单位制(即SI制)中，以热力学温标作为基本温标。它所定义的温度称为热力学温度T，单位为开尔文，符号为K。热力学温标以水的三相点,即水的固、液、气三态平衡共存时的温度为基本定点,并规定其温度为273.15K。热力学温度也常沿用“绝对温度”的名称。 [t]℃=[T]K-273.15 （4）国际实用温标 国际实用温标是一个国际协议性温标，它与热力学温标基本吻合。 二、温度传感器 温度传感器的核心是温度敏感元件，它能将温度这一物理量转换成电信号，经放大电路变成易于测量的电压、电流或频率等电信号。 1. 热敏电阻 常见热敏电阻元件的外形如下左图所示，将热敏电阻元件进行封装后,即可成为温度传感器,如下右图所示。 温度传感器 热敏电阻 热敏电阻是利用某种半导体材料的电阻率随温度变化而变化的性质制成的。它的电阻值随温度的变化而剧烈地变化,可以提供较高的灵敏度。 热敏电阻的电阻—温度特性曲线如右图所示。 热敏电阻的电阻—温度特性曲线 2. 热敏电阻的主要技术指标 （1）标称电阻值(R25) 标称电阻值即热敏电阻在25℃时的电阻值。 （2）温度系数 温度系数即温度变化导致的电阻的相对变化。 （3）时间常数 时间常数即温度变化时,热敏电阻阻值变化到最终值的63.2%时所需的时间。 （4）额定功率 额定功率即允许热敏电阻正常工作的最大功率。 （5）温度范围 温度范围即在热敏电阻正常工作的情况下，输出特性没有变化时所对应的温度范围。 热敏电阻突出的优点在于： （1）灵敏度高,其灵敏度比热电阻要大1~2个数量级； （2）标称电阻有几欧到十几兆欧之间的不同型号、规格，因而不仅能很好地与各种电路匹配，而且远距离测量时几乎无需考虑连线电阻的影响； （3）体积小(最小珠状热敏电阻直径仅0.1~0.2mm)，可用来测量“点温”； （4）热惯性小，响应速度快，适用于快速变化的测量场合； （5）结构简单、坚固，能承受较大的冲击、振动，采用玻璃、陶瓷等材料密封包装后，可应用于有腐蚀性气氛的恶劣环境中； （6）资源丰富，制作简单，可方便地制成各种形状(见下图)，易于大批量生产。 多种多样的热敏电阻外形 三、温度的测量方法 温度的测量方法分为接触式和非接触式。 四、温度控制器测量电路 当温度变化时，热敏电阻的阻值随温度而产生非线性变化，一般可以通过串并联固定电阻的方法进行修正。 如右图所示为几种热敏电阻的阻值—温度曲线。 几种热敏电阻的阻值—温度曲线 任务实施： 在进行温度控制、组成温度测量系统之前，首要任务是根据所测介质的温度范围、要求的精度及安装形式、价格来选择温度传感器的种类及结构。 一、工作条件分析 在本课题中，先要明确机床切削时的温度控制范围及精度，以便确定温度传感器工作范围、测量精度、工作环境及安装要求等因素。 二、温度控制系统设计 三、温度控制系统调试 根据车床安装条件，我们可以选择外形为珠形热敏电阻或膜式热敏电阻的温度传感器，如下图所示，其热惯