第5章热电式传感详解.pptVIP

3 DS18B20的应用基于单片机和DS18B20的温度测量系统框图如图1-23所示。该系统采用Atmel公司的AT89C52微控制器对DS18B20进行温度数据的读写、数值计算等处理。通过AT89C52的数据总线与LED数码管相连，将处理后的温度数据送到LED数码管进行数字化显示，实现温度的实时监测。 图1-23 DSB18B20温度测量系统框图 思考与练习题1 热电偶的工作原理是什么？2 什么是热电效应？什么是接触电势？什么是温差电势？3 热电偶有哪些基本定律？试简述其内容。4在热电偶回路中接入测量仪表时，会不会影响热电偶回路的热电势值？为什么？5 热电偶测温时为何要进行冷端温度补偿？常用的冷端温度补偿方法有哪些？6 将一支镍铬-镍硅热电偶与电压表相连，电压表接线端温度是50℃，若电位计上读数为60mV，试求热电偶热端温度是多少？7 镍铬-镍硅热电偶的灵敏度为0.04mV/℃，把它放在1200℃处，若以指示表作为冷端，此处温度为50℃，试求热电势的大小。8 已知热电偶的分度号为K型，工作时自由端温度t0=30℃，现测得热电势为25.568mV，求工作端的温度是多少？ 9 试设计某点的温度、某两点的温差、某三点的平均温度的测量电路。10 热敏电阻如何进行分类？并简述其各自的特点及应用范围。11 利用分度号Pt100铂热电阻测温，求测量温度分别为t1=-100℃和t2=600℃时铂电阻的阻值。12 铂电阻温度计在100℃时的电阻值为13.9，它与热的气体接触时，电阻值增至281，试确定该气体的温度（设0℃时的电阻值为100）。13 试述温敏二极管和温敏三极管的工作原理。14 温敏晶体管与普通晶体管有何异同？15 集成温度传感器为何采用对管差分电路？ 2）热电偶并联测量将n只型号相同的热电偶正负极分别连接在一起，若只热电偶的热电势分别为 、 、 … ，则总热电势为只热电偶热电势值的平均值，即 热电偶并联测量的缺点是输出热电势值较小，若某只热电偶断路无输出，则会产生测量误差。 1.2 热电阻温度传感器热电阻温度传感器是利用导体或半导体的电阻随温度变化的特性来实现温度测量的。通常将热电阻传感器分为金属热电阻和半导体热敏电阻，前者称为热电阻，后者称为热敏电阻。 1.2.1 金属热电阻 一般金属导体具有正温度系数，电阻率随温度上升而增加，在一定范围内电阻与温度的关系为 热电阻材料主要有铂、铜、镍、铟、锰等，应用最多的是铂和铜，其电阻温度系数大，线性好，性能稳定，温度范围宽。 1 铂电阻铂电阻是制作热电阻的最好材料，性能稳定、重复性好、测量精度高、其阻值与温度关系近似线性，一般用于制作标准测温器件，其测温范围为-200℃～+650℃。在-200℃～0℃时，电阻与温度的关系为 在-0℃～+650℃时，电阻与温度的关系为 式中 ， ， —热电阻在 t℃和0℃时的电阻值； A—常数（3.96847×10-3/℃）； B—常数（-5.847×10-7/℃2）； C—常数（-4.22×10-12/℃4）。 目前我国规定的工业用铂热电阻 有 和 ，分度号分别为Pt10和Pt100。实际应用时，只要测得热电阻的阻值 ，即可在分度表中查出对应的温度值。 2 铜电阻由于铂是贵金属，价格高，在一些精度要求不高和测温范围较低的场合，通常采用铜热电阻进行测温，其测温范围为-50℃～+150℃。铜电阻阻值与温度的关系近似为 式中， ， —热电阻在 ℃和0℃时的电阻值； A—常数（4.28899×10-3/℃）； B—常数（-2.133×10-7/℃2）； C—常数（1.233×10-9/℃3）。 目前我国工业上使用的标准铜热电阻 有 和 ，分度号分别为Cu50和Cu100。 铂和铜热电阻的分度表请参见附录。 3 热电阻的主要参数与特性热电阻的主要参数与特性如表1-3所示。 1.2.2 半导体热敏电阻热敏电阻是利用半导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。一般按温度系数可分为负温度系数热敏电阻（NTC）、正温度系数热敏电阻（PTC）和临界温度系数热敏电阻（CTR）。这三类热敏电阻的电阻率与温度的关系曲线如图1-12所示。从图中可以看出，这些曲线都是呈非线性。 图1-12 电阻率与温度的特性曲线 1 热敏电阻的特性NTC热敏电阻生产最早，技术最成熟，应用较为广泛。在温度测量中，主要采用NTC热敏电阻，其阻值与温度的关系为 式中， 、 —温度为 和 时的阻值； —被测温度（K）； —热敏电