第三章温度传感器（课件）《传感器检测技术》同步教学课件（机械工业出版社）

温度传感器 1. 温度测量 接触式温度传感器 非接触式温度传感器 接触式温度传感器的特点：传感器直接与被测物体接触进行温度测量，由于被测物体的热量传递给传感器，降低了被测物体温度，特别是被测物体热容量较小时，测量精度较低。因此采用这种方式要测得物体的真实温度的前提条件是被测物体的热容量要足够大。 非接触式温度传感器主要是利用被测物体热辐射而发出红外线，从而测量物体的温度，可进行遥测。其制造成本较高，测量精度却较低。优点是：不从被测物体上吸收热量；不会干扰被测对象的温度场；连续测量不会产生消耗；反应快等。 1、温度测量概述 2 温度这个物理量与人类生活是息息相关。光、声的强度即使增大10％，也不会对人们的感觉有太大的影响，但是空间温度的变化却对人类有较大影响。早在2000多年前，人类就开始为检测温度进行了各种努力，并开始使用温度传感器检测温度。在人类社会中，无论工业、农业、商业、科研。国防、医学及环保等部门都与温度有着密切的关系。在工业生产自动化流程中、温度测量点一般要占全部测量点的一半左右。因此、人类离不开温度，当然也离不开温度传感器。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 物理现象   体积热膨胀   电阻变化 温差电现象 导磁率变化 电容变化 压电效应 超声波传播速度变化 物质 颜色 P–N结电动势 晶体管特性变化 可控硅动作特性变化 热、光辐射 种类 铂测温电阻、热敏电阻 热电偶 BaSrTiO3陶瓷 石英晶体振动器 超声波温度计 示温涂料 液晶 半导体二极管 晶体管半导体集成电路温度传感器 可控硅 辐射温度传感器 光学高温计 1.气体温度计 2. 玻璃制水银温度计 3.玻璃制有机液体温度计 4.双金属温度计 5.液体压力温度计 6. 气体压力温度计 1．热铁氧体 2．Fe-Ni-Cu合金 体积热膨胀式 不需要电源，耐用；但感温部件体积较大。 气体的体积与热力学温度成正比 红外温度计 2 热电偶传感器 热电偶在温度的测量中应用十分广泛。它构造简单，使用方便，测温范围宽，并且有较高的精确度和稳定性。 2. 1 热电偶测温原理 1.热电效应 两种不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两接点温度不同，则在该回路中会产生电动势。这种现象称为热电效应，该电动势称为热电势。 看一个实验——热电偶工作原理演示 结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。 热电极A 自由端（参考端、冷端） 测量端（工作端、热端） 热电极B 热电势 A B 结点产生热电势的微观解释及图形符号 两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自由电子的密度不同，在两金属A和B的接触点处会发生自由电子的扩散现象。自由电子将从密度大的金属A扩散到密度小的金属B，使A失去电子带正电，B得到电子带负电，从而产生热电势。 自由电子 ＋ A B eAB（ T ） T 热电偶的分度表 热电偶的线性较差，多数情况下采用查表法 我国从1991年开始采用国际计量委员会规定的“1990年国际温标”（简称ITS-90）的新标准。按此标准，制定了相应的分度表，并且有相应的线性化集成电路与之对应。 直接从热电偶的分度表查温度与热电势的关系时的约束条件是：自由端（冷端）温度必须为0C。 K热电偶的分度表 比较查出的3个热电势，可以看出热电势是否线性？ 热电偶的结构形式与热电偶材料 1．热电偶的种类 （1）普通型热电偶 普通装配型热电偶的外形 安装螺纹 安装法兰 普通装配型热电偶的 结构放大图 接线盒 引出线套管 固定螺纹 （出厂时用塑料包裹） 热电偶工作端（热端） 不锈钢保护管 （2）铠装热电偶（缆式热电偶） 铠装热电偶是将热电偶丝与电熔氧化镁绝缘物溶铸在一起，外表再套不锈钢管等构成。 这种热电偶耐高压、反应时间短、坚固耐用。 铠装型热电偶 铠装热电偶的制造工艺：把热电极材料与高温绝缘材料预置在金属保护管中、运用同比例压缩延伸工艺、将这三者合为一体，制成各种直径、规格的铠装偶体，再截取适当长度、将工作端焊接密封、配置接线盒即成为柔软、细长的铠装热电偶。 铠装热电偶特点：内部的热电偶丝与外界空气隔绝，有着良好的抗高温氧化、抗低温水蒸气冷凝、抗机械外力冲击的特性。铠装热电偶可以制作得很细，能解决微小、狭窄场合的测温问题，且具有抗震、可弯曲、超长等优点。 铠装型热电偶 1-热电极；2-绝缘材料； 3-金属套管；4-接线盒； 5-固定装置 铠装型热电偶外形 法兰 铠装型热电偶可