第12章 温度的测量（课件）- 《传感器与检测技术(第二版)》同步教学（重庆大学版）

1.掌握传感器工作原理及特性　　　 2.掌握传感器的测量电路（热电偶） 3.了解传感器的应用 第十二章 温度传感器 传感器与检测技术 返回课程索引 12.1 有关温度的概述 第十二章 温度传感器 从热平衡的观点看，温度可以作为物体内部分子无规则热运动剧烈程度的标志； 温度是无法直接测量的，只能通过物体的某些特性（如体积、长度、电阻、辐射强度等）随温度变化的情况来间接测量。 温度是一个重要的物理量，任何物理、化学过程都与温度相联系，它是工农业生产、科学试验中需要经常测量和控制的主要参数； 12.1 有关温度的概述 12.1.1 热力学温标 温标是衡量温度的统一标准尺度，是为定量的表示温度高低而对温度零点和分度方法所做的规定，是温度的单位制。 华氏温标 1714年德国人法勒海特(Fahrenheit)以水银为测温介质，制成玻璃水银温度计。 按照华氏温标，则水的冰点为32℉，沸点为212℉，中间共180等分。 12.1 有关温度的概述 摄氏温标 1740年瑞典人摄氏(Celsius)提出在标准大气压下，把水的冰点规定为0度，水的沸点规定为100度。 华氏温标和摄氏温标的关系为： 热力学温标 热力学温标是由开尔文(Ketvin)在1848年提出的，以热力学第二定律为基础，已由国际计量大会采纳作为国际统一的基本温标。 把理想气体压力为零时对应的温度——绝对零度与水的三相点温度分为273.16等分，每等分为1 K。 在分度上和摄氏温标相一致。 12.1 有关温度的概述 几种温标的对比 12.1.2 温度的标定 12.1 有关温度的概述 标准值法 以国际温标定义的固定温度点(恒温)作标准值，把被标定温度计依次置于这些标准温度值之下，记录下温度计的相应示值，根据国际温标规定的内插公式对温度计的分度进行对比记录，完成对温度计的标定。 标准表法 把被标定温度计(传感器)与已被标定好的更高一级精度的温度计(传感器) 共同置于可调节的恒温槽中，在选择的若干温度点，比较和记录两者的读数，获得一系列对应差值，把记录下的这些差值作为被标定温度计的修正量，就成了对被标定温度计的标定。 12.1 有关温度的概述 12.1.2 温度测量方法 热电式传感器是将温度变化转换为电量变化的装置，它利用敏感元件的电磁参数随温度变化而变化的特性来达到测量温度的目的。温度测量方法分为： 接触式测温 接触式测温基于热平衡机理，特点是测温元件直接与被测对象相接触，两者之间进行充分的热交换，最后达到热平衡，这时感温元件的某一物理参数的量值就代表了被测对象的温度值。 12.1 有关温度的概述 测温精度相对较高，直观可靠及测温仪表价格相对较低； 由于感温元件与被测介质直接接触，从而要影响被测介质热平衡状态，而接触不良则会增加测温误差； 被测介质具有腐蚀性及温度太高亦将严重影响感温元件性能和寿命等缺点。 接触式测温的特点： 热敏电阻 水银温度计 热电偶 12.1 有关温度的概述 非接触式测温 非接触式测温基于热辐射原理，特点是感温元件不与被测对象直接接触，而是通过接受被测物体的热辐射能实现热交换，据此测出被测对象的温度。 不改变被测物体的温度分布； 测温上限很高； 热惯性小，便于测量运动物体的温度和快速变化的温度。 光学高温计 红外测温仪 表12.1 接触式与非接触式测温方法比较 　 接触式 非接触式 必要 条件 感温元件要与被测对象良好接触；感温元件的加入几乎不改变对象的温度； 被测温度不超过感温元件能承受的上限温度;被测对象不对感温元件产生腐蚀。 需准确知道被测对象表面发射率； 被测对象的辐射能充分照射到检测元件上 测量 范围 特别适合1200℃以下、热容大、无腐蚀性；对象的连续在线测温，对高于l300℃以上的温度测量较困难 原理上测量范围可以从超低温到极高温，但1000℃以下，测量误差大，能测运动物体和热容小的物体温度。 精度 工业用表通常为1.0、0.5、0.2及0.1级，实验室用表可达0.01级。 通常为1.0、1.5、2.5级 响应 速度 慢:通常为几十秒到几分钟 快：通常为2～3秒钟 滞后 较大。 较小。 12.1 有关温度的概述 表12.2 常用热电式传感器类型及特点 测温 方式 传感器类型 测温范围 （℃） 精度（%） 特 点 接 触 式 热 膨 胀 式 水 银 -100～600 0.1～1 结构简单、耐用，但感温部体积较大 双金属 -50～50