文档介绍：第三章温度传感器
CH3 Temperature Sensor
概论
热电偶温度传感器
热敏电阻温度传感器
集成温度传感器
其他温度传感器
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■了解温度传感器的作用、地位和分类
■理解热电效应定义,掌握热电偶三定律及相关计算, 热电偶冷端补偿原因及补偿方法
■掌握热敏电阻不同类型的特点、特性曲线及应用场合
■掌握电流型、电压型、数字型三种集成温度传感器特点、工作原理和使用方法
■了解其他温度传感器工作原理
学习要点
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一、温度的基本概念
温度:衡量物体冷热程度的物理量。温度的高低反映了物体内部分子运动平均动能的大小。
温标:表示温度大小的尺度是温度的标尺。
热力学温标
国际实用温标
摄氏温标
华氏温标
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二、温度传感器的特点与分类
随物体的热膨胀相对变化而引起的体积变化
蒸气压的温度变化
电极的温度变化
热电偶产生的电动势
光电效应
热电效应
介电常数、导磁率的温度变化
物质的变色、融解
强性振动温度变化
热放射
热噪声
1  温度传感器的物理原理(共11个)
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▲特性与温度之间的关系要适中,并容易检测和处理,且随温度呈线性变化
▲除温度以外,特性对其它物理量的灵敏度要低
▲特性随时间变化要小
▲重复性好,没有滞后和老化
▲灵敏度高,坚固耐用,体积小,对检测对象影响要小
▲机械性能好,耐化学腐蚀,耐热性能好
▲能大批量生产,价格便宜
▲无危险性,无公害等
(共8个)
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3. 温度传感器的种类及特点
(1)接触式温度传感器是将测温敏感元件直接与被测介质接触,使被测介质与测温敏感元件进行充分热交换,当两者具有相同温度时,达到测量的目的。这种传感器的测量精度较高,但由于被测介质的热量传递给传感器,从而降低了被测介质的温度,特别是被测介质热容量较小时,会给测量带来误差。
(2)非接触式温度传感器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。
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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
2. 玻璃制水银温度计
6. 气体压力温度计
1. 热铁氧体 2. Fe-Ni-Cu合金
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温差热电偶(简称热电偶)是目前温度测量中使用最普遍的传感元件之一。
特点:结构简单,测量范围宽、准确度高、热惯性小,输出信号为电信号便于远传或信号转换,还能用来测量流体的温度、测量固体以及固体壁面的温度。微型热电偶还可用于快速及动态温度的测量。
第二节热电偶温度传感器
★热电偶的工作原理
★热电偶回路的性质
★热电偶的常用材料与结构
★冷端处理及补偿
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两种不同的导体或半导体A和B组合成闭合回路,若导体A和B的连接处温度不同(设T>T0),则在此闭合回路中就有电流产生,也就是说回路中有电动势存在,这种现象叫做热电效应。1821年首先由西拜克(See-back)发现,又称西拜克效应。
热电偶原理图
T
T0
A
B
一、工作原理
回路中所产生的电动势,叫热电动势。热电动势由两部分组成,即温差电动势和接触电动势。
热端
冷端
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1. 接触电势
+
A
B
T
eAB(T)
-
eAB(T)——导体A、B结点在温度T 时形成的接触电动势;
e——单位电荷, e =×10-19C;
k——波尔兹曼常数, k =×10-23 J/K ;
NA、NB ——导体A、B在温度为T 时的电子密度。
接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关。
接触电势原理图
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