模块三温度检测上

《模块三温度检测上》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模块三温度检测上（79页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、机、电类 传感器与检测技术项目教程 模块三、温度检测 课件 统一书号： ISBN 978-7-111-48817-0 课程配套网站 www.sensor- 或2015年2月版（作者：梁森、黄杭美、王明霄、王侃夫）Date1本模块介绍“温度”、“温标” 等基本概念、热电阻、热敏电阻、热电偶、温度集成电路、防爆知识、安全栅的使用，还介绍了红外测温的原理及应用。内容简介今天是：*2知识链接、温度与温标的基本概念项目一、铂热电阻项目二、热敏电阻项目三、热电偶项目四、集成温度传感器项目五、防爆技术与安全栅拓展阅读、红外测温模块三、温度检测（上） 目录进入进入进入进入进入进入*3低温高温知识链接、温度与温

2、标的基本概念一、温度测量的 基本概念 温度标志着物质内部 大量分子（或原子）无 规则运动的剧烈程度。 温度越高，表示物体内 部分子（或原子）的热 运动越剧烈。 模拟图：在一个密闭的空间里，气体分子在高温时的 运动速度比低温时快！温度从微观上看，是物体分子运 动平均动能大小的标志。Date4二、测温传感器分类 温度传感器按照用途可分为基准温度计和工业温度计；按照测量方法又可分为接触式和非接触式；按工作原理又可分为膨胀式、电阻式、热电式、辐射式等等；按输出方式分，有：自发电型、机械非电测型等。 現在時間是：*气体膨胀式 温度计Date5温度传感器应满足的条件：温度传感器应满足的条件：l l特性与温

3、度之间的关系要适中，并容易检测和处理，特性与温度之间的关系要适中，并容易检测和处理， 且且随温度基本呈线性变化随温度基本呈线性变化； l l除温度以外，特性除温度以外，特性对其它物理量的灵敏度要低对其它物理量的灵敏度要低； l l特性随时间变化要小特性随时间变化要小； l l重复性好重复性好，没有滞后和老化；，没有滞后和老化； l l灵敏度高，坚固耐用，体积小，对检测对象的影响要灵敏度高，坚固耐用，体积小，对检测对象的影响要 小；小； l l机械性能好，机械性能好，耐化学腐蚀耐化学腐蚀，耐热性能好；，耐热性能好； l l能大批量生产能大批量生产，价格便宜；，价格便宜； l l无危险性，无公害。

4、无危险性，无公害。Date6温度传感器温度传感器的种类及特点的种类及特点: :l l 接触式温度传感器接触式温度传感器 l l 非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：接触式温度传感器的特点：传感器直接与被测物体接传感器直接与被测物体接 触进行温度测量，由于触进行温度测量，由于被测物体的热量传递给传感器，被测物体的热量传递给传感器， 降低了被测物体温度降低了被测物体温度，因此采用这种方式要测得物体的，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。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非接触式温度传感器：主要是利用被测物

5、体热辐射而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，发出红外线，从而测量物体的温度，可进行遥测可进行遥测。其制。其制 造成本较高，造成本较高，测量准确度较低测量准确度较低。优点优点：不从被测物体上吸收热量；不会干扰被测对象：不从被测物体上吸收热量；不会干扰被测对象 的温度场。的温度场。Date7物 理 现 象体积热膨胀 电阻变化温差电动势导磁率变化 电容变化 压电效应超声波传播速度变化物质 颜色 PN结电动势晶体管特性变化晶闸管动作点变化热、光辐射种 类铂测温电阻、热敏电阻热电偶BaSrTiO3陶瓷石英晶体振荡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

6、感器热敏晶闸管辐射温度传感器 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合金温度测量及传感器分类 Date8表3-1 温度传感器的种类及特点所利用的 物理现象传 感 器 类 型测 温 范 围/特 点体 积 热 膨 胀气体膨胀温度计 液体压力温度计 玻璃水银温度计 双金属片温度计-2501000 -200350 -50350 -50300不需要电源，耐用；但 感温部件体积较大接触热电动势钨铼热电偶 铂铑热电偶 其他热电偶10002100 2001800 -2001200自

7、发电型，标准化程度高 ，品种多；须进行冷端温度 补偿电 阻 的 变 化铂热电阻 热敏电阻-200900 -50300标准化程度高；但需要接 入桥路才能得到电压输出PN 结 结 电 压硅半导体二极管 （半导体集成温度 传感器）-50150体积小，线性好， -2mV/；但测温范围小温度-颜色示温涂料 示温液晶-501300 0100面积大，可得到温度图象 ；但易衰老，准确度低光 辐 射 热 辐 射红外辐射温度计 光学高温温度计 热释电温度计-501500 5003000 01000非接触式测量，反应快； 但易受环境及被测体表面状 态影响Date9介绍几种温度测量方法示温涂料（变色涂料）装满热水后图

8、案 变得清晰可辨 Date10示温变色贴Date11变色涂料在电脑内部温度中的示温作 用CPU散 热风扇低温时 显示蓝色温度升高后变为红色Date12体积热膨胀 式 不需要电源，寿命长 ；但感温部件体积较大， 只能抵近测量。 气体的体积与 热力学温度成正比Date13红外温度计Date14温度是表征物体的冷热程度的物理量。为了定量分析，要给物体的冷热程度一个定量的描述。温标就是以此目的而建立的。温标是温度数值化的标尺，它给出了温度数值化的一套规则和方法，并明确了温度的测量单位和温度起点。温标的建立方法：借助于随温度变化而变化的物理量（体积、压力、电阻和热电动势等）来定义温度数值、建立温标。三、

9、温标Date15温度的数值表示方法称为温标温标规定了温度的读 数的起点（即零点）以 及温度的单位。各类温 度计的刻度均由温标确 定。 国际上规定的温标有 ：摄氏温标、华氏温标 、热力学温标等。 华氏、摄氏、开氏温度比较 Date16发展阶段：华氏温标摄氏温标开氏温标华氏温标规定：标准大气压下冰融点为32度，水沸 点为212度，两者中间分180格，每格为华氏1度，符号 为。摄氏温标规定，标准大气压下冰融点为0度，水沸 点为100度，两者中间分100格，每格为摄氏1度，符号 为。华氏温标与摄氏温标的换算关系是：例：摄氏温度为20时，华氏温度为32+36=68开氏温标规定，温度不能为负值，起点为绝对

10、零度， 冰融点为273.15度，水沸点为373.15度，两者中间分 100格，每格为1开，符号为K。各种温标均有局限性，华氏温标和摄氏温标只能标 定0100 的温度，而开氏温标的起点只是理论上 存在，无法达到。温标的发展Date17国际实用温标是一种协议温标，用来统一各国之间 的温度计量。 尽可能地接近热力学（开氏）温度； 各国均能以很高的准确度复现同样的温标； 用于复现温标的标准温度计使用方便、性能稳定 。 第一个国际温标是1927年国际计量大会决定采用的 ，“1927国际温标”,后来又不断改进修订，相继有1948 国际温标、 1968国际实用温标和1990国际实用温标。 目前推行的是199

11、0年国际实用温标ITS-90： 热力学 温度用符号T90表示,单位为开尔文，符号为K。摄氏温度的符号为t90，单位是摄氏度，符号为 。国际实用温标Date18T90和t90的关系为：t90=T90-273.15 ， 或 t /=T /K-273.15 例如:摄氏温度为0时，开尔文温度为273.15KITS-90国际实用温标由三部分组成：定义固定点、内插标准仪器及内插公式。定义的固定点是指：某些纯物质的三相点（气、液、固共存）、熔点或凝固点、沸点这些固定点的指定温度值。固定点间的温度用规定的内插标准仪器和内插公式来分度。Date19几种温标的对 比 正常体温 为37 ，相当于华 氏温度多 少度？

12、Date201990国际温标（ITS-90） 国际温度咨询委员会于1989年9月通过了1990年新的国际温标(ITS-90),并上报国际计量委员会批准。这个新国际温标于1990年1月1日起在全世界各国开始执行。新温标用“T(90)”代表热力学温度,其单位用 K 表示。我国的国家法定测温标准统一采用新的国际温，简称ITS-90ITS-90定义了一系列温度的固定点，测量和重现这些固定点的标准仪器以及计算公式，例如水的 三相点为273.16K（0.01）等。 Date21热力学温标（K） 热力学温标是建立在热 力学第二定律基础上的最 科学的温标，是由开尔文 （Kelvin）根据热力学定律 提来的，因

13、此又称开氏温 标。它的符号是T，单位是 开尔文（K） 。威廉汤姆逊开尔文勋爵像Date22项目一、铂热电阻【项目教学目标】 知识目标 1）掌握铂热电阻的测温原理与方法。 2）熟悉热电阻的型号。 技能目标 1熟悉铂热电阻的组桥方法及与显示仪表 的连接方法。 2学会查铂热电阻分度表。 回目录現在時間是：*23任务一 认识铂热电阻金属热电阻的正温度系数温度升高，金属内部原子晶格的振动加剧，从而 使金属内部的自由电子通过金属导体时的阻碍增大 ，宏观上表现出电阻率变大，电阻值增加，称其为 正温度系数，即电阻值与温度的变化趋势相同。测温热电阻可分为金属和半导体两大类。Date24金属丝电阻随温度增高而变大

14、的演示取一只 100W/220V 灯泡，用万用表测量其电阻值 ，可以发现其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到的 额定热态电阻值应为484。请说明钨丝的温度系数的 正负。 Date25超导现象 1911年，荷兰物理学家昂内斯（Kamerlingh Onnes ）在用液氦将汞的温度降到4.2K时，发现汞的电阻降为 零。昂内斯将这种现 象称为物质的超导 性。昂内斯和其他科 学家又陆续发现了 其他一些金属也是 超导体。昂内斯因 为这项重大发现而 获得1913年的诺贝 尔物理学奖。 超导磁悬浮Date26易提纯、复现性好的金属材料才可用于制作热电阻制作热电阻的材料必须具有电阻温度系数大、线性好 、性能稳定

15、、一致性好、使用温度范围宽、加工容易等 特点。（ ）Date27金属热电阻材料的主要技术性 能 Date28热电阻的阻值Rt与温度t的关系表达式 R t =R0(1+At+Bt 2+Ct 3+Dt 4)式中 R t 热电阻在t时的电阻值； R0热电阻在0时的电阻值； A、B、C、D温度系数热电阻的阻值Rt与t之间并不完全呈线性关系。在规定 的测温范围内，根据国际电工委员会（IEC）颁布的分 度表数值，列出每隔1的Rt电阻值，这种表格称为热电 阻分度表，见附录C。 在工程中，若不考虑线性度误差的影响，有时也可以 利用温度系数来近似计算热电阻的阻值Rt。即： R t =R0(1+t）Date29装

16、配式铂热电阻0时的电阻为100接线盒Date30薄膜式铂热电阻Pt1000薄膜热电阻在0 时的电阻为1k， 最大工作电电流小于0.3mA。在真空清洁室中，将铂金 属喷射在陶瓷体上，然后用激 光进行光刻和阻值的微调,再焊 接两根引线。在铂金上涂上一 层特殊的绝缘玻璃层。薄膜热 电阻的响应时间只需几秒。Date31薄膜式铂 热电阻工艺 过程示意图Date32小型铂热电阻Date33防爆式铂热电阻坚实的外壳起“隔爆”作用， 工作电流控制在安全范围。 Date34铠装式铂热电阻1接线盒 2引出线密封管 3法兰盘 4柔性外套管（可达百米） 5测温端部Date35端面式热电阻及其在测温端面的安装螺纹深入到被测物内部 ，能更快速