第2章温度检测技巧.ppt

第二章 温度检测;本章重点内容;本章要求;温度的高低必须用数字来说明，温标就是温度的一种 数值表示方法。;摄氏温标 华氏温标 列氏温标;;摄氏温标已纳入国际单位制。1990国际温标（ITS-90）对摄氏温标和热力学温标进行统一，规定摄氏温标由热力学温标导出，0℃=273.15K，划分不变。 摄氏温标为世界上绝大多数国家，尤其是亚洲国家采用的温度单位。 ;;;;;;; 接触测量法 非接触测量法;非接触测量法：利用物质的热辐射原理，感温元件不与被测介质接触，通过辐射和对流实现热交换，达到测量目的。;超高温与超低温传感器，如+3000℃以上和-250℃以下。 提高温度传感器的精度和可靠性。 研制家用电器、汽车及农畜业所需的价廉的温度传感器。 发展新型产品。 发展适应特殊测温要求的温度传感器。 发展数字化、集成化和自动化的温度传感器。 ;2.2 电阻式温度传感器;2.2 电??式温度传感器;2.2.1 金属热电阻传感器;优点： 精度高，稳定性好，性能可靠，耐氧化性好。 容易提纯，复现性好，可制成很细的铂丝(0.02mm或更细)或极薄的铂箔。 有较高的电阻率。;2）铜热电阻;;2.热电阻的结构 主要由电阻体、骨架、绝缘套管和接线盒等组成。; ;2.2.1 金属热电阻传感器;为了减小或消除引线电阻的影响，一般采用三线制和四线制 接法。;二线制： 在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式。这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻r，r大小与导线的材质和长度的因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合。;三线制： 将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，这样消除了导线线路电阻带来的测量误差。 ;2.2.2 半导体热敏电阻传感器;NTC二极管封装;2.2.2 半导体热敏电阻传感器;负温度系数热敏电阻：简称NTC，型号用MF表示。特性如曲线1所示。在工作温度范围内，电阻随温度上升而非线性下降，温度系数为-(1～6)%/℃.;2.2.2 半导体热敏电阻传感器;2.2.2 半导体热敏电阻传感器;2.2.2 半导体热敏电阻传感器;2.2.2 半导体热敏电阻传感器;2.2.2 半导体热敏电阻传感器;思考题:;4.热敏电阻型号为NTC 10D2-7和NTC 10D-7这个型号有什么区别 ? ; 温度测量-----NTC 温度控制-----NTC 温度补偿-----NTC 过热保护-----PTC; 1)温度测量;;温度较低→高电阻→VTH﹥V1 →运算放大器接通→继电器被激励→加热器供电→温度逐渐升高 ;电位器R1的位置设定温度，通常选热敏电阻的基准阻值为控制中点的值。 电位计的值任选，一般在1K～10K。;2.3薄膜热传感器;二、多晶硅薄膜热电阻 温度传感器的发展方向之一，利用多晶硅薄膜 的电阻率随温度变化的特性，可集成性好。 1.多晶硅薄膜热电阻的结构 2.多晶硅薄膜热电阻测温机理;2.4 热电偶传感器 ;3.热电偶的测温原理 热电阻测温原理基于热电效应。; 热电偶：两种不同导体(半导体)组成的闭合回路。 热电(动)势：闭合回路两端产生的电势。 热电流：闭合回路中流过的电流。 热电极：导体A、B 。 参考端(冷端)：温度为参考温度的一端（T0） 工作端(热端)：置于被测温度（T）的一端。 ; 两根异质材料的接触电动势＋导线两端的温差电动势; (1)两种导体的接触电动势;EAB(T)：A、B两种材料在温度为T时的接触电动势； K：玻耳兹曼常数(1.38×10-6)； e：电荷常数(1.6021892×10-19)； NA(T)、NB(T)：A、B两种材料在温度T时的自由电子密度。;回路中总的接触电势为：;（2）单一导体的温差电动势 对于单一导体，如果两端温度分别为T、TO，且TTO，如下图所示。 ;数学表达式:;若NA﹥NB, T﹥T0，则必存在两个接触电势和两个温差电势，回路总电势为：;导体材料确定后，热电势的大小只与热电偶两端的温度有关，与导体A、B的中间各处温度无关。;;注意： 热电势与热端温度之间关系是非线性，但在温度变化较小的范围内为了便于查表运算通常看作线性。;4、热电偶基本定律;（2）中间导体定律 在将热电偶回路中接入第三种导体C，只要保持第三导体两端温度相同，则热电偶所产生的热电动势保持不变，即接入导体C后对回路总电动势无影响。;电位计接入热电偶回路;(3)中间温度定律 热电偶测量回路中，若两结点温度为T，TO，中间温度为ＴO′则有： EAB(T,TO)=EAB(T,TO′)+EAB(TO′,TO) 例如： E