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1、1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器v物體的熱輻射作用隨物體溫度變化物體的熱輻射作用隨物體溫度變化v非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量v熱慣性小熱慣性小1.4.1 1.4.1 熱輻射溫度傳感器熱輻射溫度傳感器一、全輻射高溫計(jì)一、全輻射高溫計(jì)v理論基礎(chǔ)：理論基礎(chǔ)：斯蒂芬玻爾茲曼定律：全部輻射能斯蒂芬玻爾茲曼定律：全部輻射能E Eb b=0 0T T4 4。v方法：方法：用絕對(duì)黑體接收被測(cè)對(duì)象發(fā)出的所有波長(zhǎng)的全部用絕對(duì)黑體接收被測(cè)對(duì)象發(fā)出的所有波長(zhǎng)的全部輻射能量輻射能量E Eb b，黑體溫升反映被測(cè)溫度，黑體溫升反映被測(cè)溫度 。即為斯蒂芬玻爾茲曼常數(shù)即為斯蒂芬玻爾茲曼常數(shù)=5.67*10-81v構(gòu)成：構(gòu)

2、成：絕對(duì)黑體：絕對(duì)黑體：一定面積、表面粗糙并一定面積、表面粗糙并涂黑的鉑片。涂黑的鉑片。熱電偶測(cè)溫：熱電偶測(cè)溫：鉑片鉑片接收熱量接收熱量、溫度升溫度升高高，鉑片溫度由，鉑片溫度由熱電偶堆熱電偶堆測(cè)測(cè)出，由出，由毫伏表或電位差計(jì)毫伏表或電位差計(jì)讀讀數(shù)。數(shù)。紅外線吸收體紅外線吸收體熱電偶熱電偶S Si i3 3N N4 4S Si iO O2 2S Si i3 3N NSiSi輻射溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)圖輻射溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)圖 1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器2v 工作原理工作原理：被加熱時(shí)，物體的顏色隨溫度被加熱時(shí)，物體的顏色隨溫度T T改變，溫度愈改變，溫度愈高，物體愈亮。高，物體愈亮。理想黑體

3、的理想黑體的光譜輻射亮度光譜輻射亮度用用普朗克公式普朗克公式表示：表示：C C1 1、C C2 2為普朗克常數(shù)，為普朗克常數(shù)，為波長(zhǎng)，為波長(zhǎng)，T T為絕對(duì)溫度。為絕對(duì)溫度。二、光學(xué)高溫計(jì)二、光學(xué)高溫計(jì) 1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器v 精密儀表，常用于精密儀表，常用于1064.43oC以上溫度的測(cè)量。以上溫度的測(cè)量。當(dāng)波長(zhǎng)一定時(shí)，物體的亮度當(dāng)波長(zhǎng)一定時(shí)，物體的亮度只與溫度只與溫度T T有關(guān)，有關(guān)，即即單波長(zhǎng)測(cè)量原理單波長(zhǎng)測(cè)量原理。3v 方法：方法：利用經(jīng)過(guò)溫度刻度的利用經(jīng)過(guò)溫度刻度的鎢絲燈鎢絲燈發(fā)出的發(fā)出的單色亮度單色亮度和和被測(cè)物體被測(cè)物體的的單色輻射亮度單色輻射亮度一樣時(shí)，由

4、一樣時(shí)，由鎢絲燈的溫度鎢絲燈的溫度T T確定被測(cè)物體的溫度。確定被測(cè)物體的溫度。1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器v 工作原理：工作原理：光電器件把光電器件把物體的輻射能物體的輻射能轉(zhuǎn)換成與之成一定比轉(zhuǎn)換成與之成一定比例的例的電信號(hào)電信號(hào)。光電器件的。光電器件的光電流光電流與被測(cè)物體的與被測(cè)物體的亮度亮度成正比，用光電流的大小來(lái)判斷被測(cè)物體溫度。成正比，用光電流的大小來(lái)判斷被測(cè)物體溫度。三三 光電高溫計(jì)光電高溫計(jì) v 是自動(dòng)的光學(xué)高溫計(jì)。是自動(dòng)的光學(xué)高溫計(jì)。4v 原理：利用物體在波長(zhǎng)原理：利用物體在波長(zhǎng)1 1和和2 2兩種單色輻射強(qiáng)度兩種單色輻射強(qiáng)度比比值隨溫度值隨溫度T T變化來(lái)測(cè)

5、量。變化來(lái)測(cè)量。v 誤差誤差小小。v 常用于煉鋼、軋鋼過(guò)程中溫度的準(zhǔn)確測(cè)量。常用于煉鋼、軋鋼過(guò)程中溫度的準(zhǔn)確測(cè)量。四、比色溫度計(jì)四、比色溫度計(jì)(雙色溫度計(jì)雙色溫度計(jì))光電器件光電器件光敏電阻：光敏電阻：100700oC光電池：光電池：700o以上以上1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器51.4.2 1.4.2 熱敏電容熱敏電容 工作原理工作原理:(B Ba aS Sr r)T)Ti iO O3 3(鈦酸鍶鋇鈦酸鍶鋇)系列陶瓷電容器的系列陶瓷電容器的靜電容靜電容(介電常數(shù)介電常數(shù))隨溫度隨溫度T T變化。變化。高介電常數(shù)的陶瓷材料：高介電常數(shù)的陶瓷材料：鈦酸鍶鈦酸鍶 SrTiO3,k=2

6、00)鈦酸鍶鋇鈦酸鍶鋇 (BaSr)TiO3,k=200 鋯鈦酸鉛鋯鈦酸鉛 Pb(Zr,Ti)O3,k=1000，(鋯鋯gao)gao)1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器如如TITI公司公司(德儀德儀)開開發(fā)發(fā)的采用的采用BSTBST（BaSrBaSr）TiO3 TiO3 熱電熱電材料的材料的產(chǎn)產(chǎn)品和品和HoneywellHoneywell公司使用二氧化公司使用二氧化釩釩（VO2VO2）材料的材料的熱輻熱輻射射計(jì)計(jì)型型產(chǎn)產(chǎn)品都已達(dá)到品都已達(dá)到實(shí)實(shí)用化程度用化程度。6（B Ba aS Sr r）T Ti iO O3 3陶瓷電容傳感器的靜電容陶瓷電容傳感器的靜電容-溫度特性溫度特性 12

7、301230以上靜電容與溫度的關(guān)系曲線以上靜電容與溫度的關(guān)系曲線 1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器7v 某晶向的某晶向的石英振子的共振頻率石英振子的共振頻率隨溫度隨溫度T T直線變化。直線變化。v 直接輸出準(zhǔn)數(shù)字信息。直接輸出準(zhǔn)數(shù)字信息。1.4.3 1.4.3 石英溫度計(jì)石英溫度計(jì) 1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器8工作原理：工作原理：根據(jù)溫度引起的振蕩頻率的偏移量來(lái)測(cè)量溫度。根據(jù)溫度引起的振蕩頻率的偏移量來(lái)測(cè)量溫度。SAW SAW振蕩器：由壓電材料基片和沉積在基片上的振蕩器：由壓電材料基片和沉積在基片上的差指換能器組成。差指換能器組成。1.4.4 1.4.4 表面波溫

8、度傳感器表面波溫度傳感器 1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器V VR R為為SAWSAW傳播速度，傳播速度，L L為兩個(gè)為兩個(gè)IDT(IDT(發(fā)射接收電極發(fā)射接收電極)之間之間的距離，的距離，E E為放大器相移量，為放大器相移量，n n為正整數(shù)（與電極為正整數(shù)（與電極形狀及形狀及L L值有關(guān)）。值有關(guān)）。9特點(diǎn)：特點(diǎn)：v v 直接輸出數(shù)字信息。直接輸出數(shù)字信息。v v 靈敏度高、線性好。靈敏度高、線性好。v v 半導(dǎo)體工藝批量生產(chǎn)、尺寸小、價(jià)格低半導(dǎo)體工藝批量生產(chǎn)、尺寸小、價(jià)格低。v 可制成接觸式和非接觸式兩種類型?？芍瞥山佑|式和非接觸式兩種類型。v 易于遙測(cè)、遙控。易于遙測(cè)、遙控。

9、1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器10表面波溫度傳感器的頻溫特性表面波溫度傳感器的頻溫特性 1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器11v工作原理：工作原理：氣體中氣體中傳播聲速傳播聲速取決于氣體的種類、壓力、密度取決于氣體的種類、壓力、密度及及溫度溫度T T。v方法：方法：石英振子發(fā)出的石英振子發(fā)出的超聲波超聲波在被測(cè)氣體中傳播，其在被測(cè)氣體中傳播，其頻頻率率隨隨氣體溫度氣體溫度T T變化，經(jīng)反射板反射后形成變化，經(jīng)反射板反射后形成干涉干涉，測(cè)，測(cè)定干涉來(lái)求出定干涉來(lái)求出溫度溫度。v用途：用途：測(cè)量測(cè)量變化很快的變化很快的溫度溫度T T和和大范圍大范圍的平均溫度。的平均溫度。1

10、.4.5 1.4.5 超聲波溫度傳感器超聲波溫度傳感器 1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器12v原理：原理：材料的彈性和密度材料的彈性和密度隨溫度隨溫度T T變化變化，諧振器的諧振器的諧振頻率諧振頻率是溫度是溫度T T的的函數(shù)，這是一種高精度的測(cè)溫方法。函數(shù)，這是一種高精度的測(cè)溫方法。v應(yīng)用：應(yīng)用：石英晶體諧振器的石英晶體諧振器的分辨率為分辨率為0.001 0.001，用于，用于500500以以下的測(cè)量。下的測(cè)量。銥和藍(lán)寶石材料銥和藍(lán)寶石材料諧振器諧振器在在19001900時(shí)仍能保證原有性能，時(shí)仍能保證原有性能，用于測(cè)量液態(tài)金屬的溫度。用于測(cè)量液態(tài)金屬的溫度。1.4.6 1.4.6

11、諧振式溫度計(jì)諧振式溫度計(jì) 1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器131.4.7 1.4.7 音叉式水晶溫度傳感器音叉式水晶溫度傳感器 1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器v是一種新穎的數(shù)字傳感器。是一種新穎的數(shù)字傳感器。v具有高準(zhǔn)確度、高穩(wěn)定及超高分辨率等優(yōu)良特性。具有高準(zhǔn)確度、高穩(wěn)定及超高分辨率等優(yōu)良特性。v是一種很有前途的基準(zhǔn)是一種很有前途的基準(zhǔn)。振動(dòng)模式振動(dòng)模式扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模式扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模式 測(cè)量范圍較窄，對(duì)工藝要求苛刻。測(cè)量范圍較窄，對(duì)工藝要求苛刻。彎曲振動(dòng)模式彎曲振動(dòng)模式 靈敏度高，同時(shí)滿足寬溫區(qū)工作和低靈敏度高，同時(shí)滿足寬溫區(qū)工作和低功耗的要求，對(duì)工藝要求不苛刻。功耗的要求

12、，對(duì)工藝要求不苛刻。141.4.8 1.4.8 光纖溫度傳感器光纖溫度傳感器 1 1、光纖輻射式溫度傳感器：光纖輻射式溫度傳感器：適用于遠(yuǎn)距離遙測(cè)，最低可測(cè)溫度適用于遠(yuǎn)距離遙測(cè)，最低可測(cè)溫度500500o oC C。被測(cè)目標(biāo)被測(cè)目標(biāo)透鏡透鏡硬包管硬包管軟包管軟包管光纖束光纖束探測(cè)器探測(cè)器輸出輸出1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器光纖輻射式溫度傳感器光纖輻射式溫度傳感器 152 2、調(diào)制型熒光光纖溫度傳感器的測(cè)溫原理調(diào)制型熒光光纖溫度傳感器的測(cè)溫原理 原理原理:有些熒光物質(zhì)受激發(fā)射的有些熒光物質(zhì)受激發(fā)射的某些譜線的強(qiáng)度某些譜線的強(qiáng)度隨隨溫溫度度T T變化，通過(guò)測(cè)量特定變化，通過(guò)測(cè)量特定譜線的強(qiáng)度譜線的強(qiáng)度來(lái)確定熒光物質(zhì)來(lái)確定熒光物質(zhì)所處溫度。所處溫度。1.4 1.4 其它溫度傳感器其它溫度傳感器16