《傳感器原理及應(yīng)用溫度傳感器課件.pptx》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《傳感器原理及應(yīng)用溫度傳感器課件.pptx（75頁珍藏版）》請?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、ch3 溫度傳感器溫度傳感器傳感器與測試技術(shù)傳感器與測試技術(shù)EXIT教學(xué)目的與要求：要求學(xué)生了解集成溫度教學(xué)目的與要求：要求學(xué)生了解集成溫度傳感器的原理及傳感器的原理及 應(yīng)用應(yīng)用;掌握掌握熱電偶、熱敏電阻、鉑電阻等熱電偶、熱敏電阻、鉑電阻等 常用測溫傳感器的原理、特性及應(yīng)用常用測溫傳感器的原理、特性及應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：熱電偶、熱敏電阻、鉑電阻的工作電路及應(yīng)用熱電偶、熱敏電阻、鉑電阻的工作電路及應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)：熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償、熱電阻的三線制接法教學(xué)難點(diǎn)：熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償、熱電阻的三線制接法第三章第三章 溫度傳感器溫度傳感器 ch3 溫度傳感器溫度傳感器傳感器與測試技術(shù)傳感器與測試

2、技術(shù)EXIT現(xiàn)代生活中準(zhǔn)確的溫度是不可缺少的信息內(nèi)容，如現(xiàn)代生活中準(zhǔn)確的溫度是不可缺少的信息內(nèi)容，如現(xiàn)代生活中準(zhǔn)確的溫度是不可缺少的信息內(nèi)容，如現(xiàn)代生活中準(zhǔn)確的溫度是不可缺少的信息內(nèi)容，如家用電器有：電飯煲、電冰箱、空調(diào)、微波爐這些家用電器有：電飯煲、電冰箱、空調(diào)、微波爐這些家用電器有：電飯煲、電冰箱、空調(diào)、微波爐這些家用電器有：電飯煲、電冰箱、空調(diào)、微波爐這些家用電器中都少不了溫度傳感器。家用電器中都少不了溫度傳感器。家用電器中都少不了溫度傳感器。家用電器中都少不了溫度傳感器。ch3 溫度傳感器溫度傳感器傳感器與測試技術(shù)傳感器與測試技術(shù)EXIT第一節(jié)第一節(jié) 概概 論論 l溫度是與人類生活息息

3、相關(guān)的物理量。溫度是與人類生活息息相關(guān)的物理量。l在在20002000多年前，就開始為檢測溫度進(jìn)行了各種努力，并開始使多年前，就開始為檢測溫度進(jìn)行了各種努力，并開始使用溫度傳感器檢測溫度。用溫度傳感器檢測溫度。l人類社會中，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、科研、國防、醫(yī)學(xué)及環(huán)保等人類社會中，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、科研、國防、醫(yī)學(xué)及環(huán)保等部門都與溫度有著密切的關(guān)系。部門都與溫度有著密切的關(guān)系。l工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化流程，溫度測量點(diǎn)要占全部測量點(diǎn)的一半左右。工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化流程，溫度測量點(diǎn)要占全部測量點(diǎn)的一半左右。溫度是溫度是反映物體冷熱狀態(tài)的物理參數(shù)反映物體冷熱狀態(tài)的物理參數(shù)。因此，人類離不開溫度，當(dāng)然也離不開溫度傳感器

4、。因此，人類離不開溫度，當(dāng)然也離不開溫度傳感器。ch3 溫度傳感器溫度傳感器傳感器與測試技術(shù)傳感器與測試技術(shù)EXIT我國目前實(shí)行的是我國目前實(shí)行的是我國目前實(shí)行的是我國目前實(shí)行的是1990199019901990年國際溫標(biāo)年國際溫標(biāo)年國際溫標(biāo)年國際溫標(biāo)(ITS(ITS(ITS(ITS90909090）（P104P104P104P104）定義國際開爾文溫度（定義國際開爾文溫度（定義國際開爾文溫度（定義國際開爾文溫度（T90T90T90T90）國際攝氏溫度（國際攝氏溫度（國際攝氏溫度（國際攝氏溫度（t90t90t90t90）；）；）；）；T90 T90 T90 T90：單位（：單位（：單位（：單位

5、（K K K K）開爾文）開爾文）開爾文）開爾文 t90 t90 t90 t90：單位（：單位（：單位（：單位（CCCC）攝氏）攝氏）攝氏）攝氏 兩者關(guān)系為：兩者關(guān)系為：兩者關(guān)系為：兩者關(guān)系為：熱力學(xué)溫度是國際上公認(rèn)的最基本溫度熱力學(xué)溫度是國際上公認(rèn)的最基本溫度熱力學(xué)溫度是國際上公認(rèn)的最基本溫度熱力學(xué)溫度是國際上公認(rèn)的最基本溫度u熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)u國際實(shí)用溫標(biāo)國際實(shí)用溫標(biāo)u攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)u華氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo) 一、溫度的基本概念一、溫度的基本概念t=T-273.15 T=t+273.15 K規(guī)定各溫度段所使用的標(biāo)準(zhǔn)儀器規(guī)定各溫度段所使用的標(biāo)準(zhǔn)儀器規(guī)定各溫度段所使用的標(biāo)準(zhǔn)儀器規(guī)定各溫度段所使用

6、的標(biāo)準(zhǔn)儀器ch3 溫度傳感器溫度傳感器傳感器與測試技術(shù)傳感器與測試技術(shù)EXIT幾種溫標(biāo)的對比幾種溫標(biāo)的對比 ch3 溫度傳感器溫度傳感器傳感器與測試技術(shù)傳感器與測試技術(shù)EXIT 二、溫度傳感器的特點(diǎn)與分類二、溫度傳感器的特點(diǎn)與分類u隨物體的熱膨脹相對變化而引起的體積變化；隨物體的熱膨脹相對變化而引起的體積變化；u 蒸氣壓的溫度變化；蒸氣壓的溫度變化；u 電極的溫度變化電極的溫度變化u 熱電偶產(chǎn)生的電動(dòng)勢；熱電偶產(chǎn)生的電動(dòng)勢；u 光電效應(yīng)光電效應(yīng)u 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)u 介電常數(shù)、導(dǎo)磁率的溫度變化；介電常數(shù)、導(dǎo)磁率的溫度變化；u 物質(zhì)的變色、融解；物質(zhì)的變色、融解；u 強(qiáng)性振動(dòng)溫度變化；強(qiáng)性振動(dòng)溫

7、度變化；u 熱放射；熱放射；u 熱噪聲。熱噪聲。1 1、溫度傳感器的物理原理、溫度傳感器的物理原理ch3 溫度傳感器溫度傳感器傳感器與測試技術(shù)傳感器與測試技術(shù)EXIT根據(jù)所用測溫物質(zhì)的不同和測溫范圍不同根據(jù)所用測溫物質(zhì)的不同和測溫范圍不同 有煤油溫度計(jì)、酒精溫度計(jì)、水銀溫度計(jì)、氣體溫度計(jì)、有煤油溫度計(jì)、酒精溫度計(jì)、水銀溫度計(jì)、氣體溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、溫差溫度計(jì)、輻射溫度計(jì)、光測溫度計(jì)等等。電阻溫度計(jì)、溫差溫度計(jì)、輻射溫度計(jì)、光測溫度計(jì)等等。2 2、溫度傳感器的分類、溫度傳感器的分類溫度傳感器的種類很多，分類方法有多種。溫度傳感器的種類很多，分類方法有多種。按價(jià)格和性能可分為：按價(jià)格和性能可分為

8、：熱膨脹溫度傳感器，有液體、氣體的玻璃式溫度計(jì)、體溫?zé)崤蛎洔囟葌鞲衅?，有液體、氣體的玻璃式溫度計(jì)、體溫 計(jì)，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛；計(jì)，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛；家電、汽車上使用的傳感器，價(jià)格便宜、用量大、成本低、家電、汽車上使用的傳感器，價(jià)格便宜、用量大、成本低、性能差別不大；性能差別不大；工業(yè)上使用的溫度傳感器，性能價(jià)格差別比較大，因?yàn)閭鞴I(yè)上使用的溫度傳感器，性能價(jià)格差別比較大，因?yàn)閭?感器的精度直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量和控制過程，通常價(jià)格比感器的精度直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量和控制過程，通常價(jià)格比 較昂貴。較昂貴。ch3 溫度傳感器溫度傳感器傳感器與測試技術(shù)傳感器與測試技術(shù)EXIT 按工作原理按工作原理按工作

9、原理按工作原理主要有以下幾類：主要有以下幾類：主要有以下幾類：主要有以下幾類：熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶：利用金屬溫差電動(dòng)勢，有耐高溫、精度高的特點(diǎn)；利用金屬溫差電動(dòng)勢，有耐高溫、精度高的特點(diǎn)；利用金屬溫差電動(dòng)勢，有耐高溫、精度高的特點(diǎn)；利用金屬溫差電動(dòng)勢，有耐高溫、精度高的特點(diǎn)；熱電阻熱電阻熱電阻熱電阻：利用導(dǎo)體隨溫度變化，測溫不高；利用導(dǎo)體隨溫度變化，測溫不高；利用導(dǎo)體隨溫度變化，測溫不高；利用導(dǎo)體隨溫度變化，測溫不高；熱敏電阻熱敏電阻熱敏電阻熱敏電阻：利用半導(dǎo)體材料隨溫度變化測溫，體積小、靈敏利用半導(dǎo)體材料隨溫度變化測溫，體積小、靈敏利用半導(dǎo)體材料隨溫度變化測溫，體積小、靈敏利用半導(dǎo)體材料

10、隨溫度變化測溫，體積小、靈敏 度高、穩(wěn)定性差；度高、穩(wěn)定性差；度高、穩(wěn)定性差；度高、穩(wěn)定性差；集成溫度傳感器集成溫度傳感器集成溫度傳感器集成溫度傳感器：利用晶體管利用晶體管利用晶體管利用晶體管PNPNPNPN結(jié)電流、電壓隨溫度變化，結(jié)電流、電壓隨溫度變化，結(jié)電流、電壓隨溫度變化，結(jié)電流、電壓隨溫度變化，有專用集成電路，體積小、響應(yīng)快、價(jià)有專用集成電路，體積小、響應(yīng)快、價(jià)有專用集成電路，體積小、響應(yīng)快、價(jià)有專用集成電路，體積小、響應(yīng)快、價(jià) 廉，測量廉，測量廉，測量廉，測量150150150150以下溫度。以下溫度。以下溫度。以下溫度。ch3 溫度傳感器溫度傳感器傳感器與測試技術(shù)傳感器與測試技術(shù)E

11、XITl 按測溫方法不同：按測溫方法不同：接觸式溫度傳感器接觸式溫度傳感器：（熱平衡）：（熱平衡）傳感器直接與被測物體接觸進(jìn)行溫度測量，由于被測物體的傳感器直接與被測物體接觸進(jìn)行溫度測量，由于被測物體的熱量傳遞給傳感器，降低了被測物體溫度，特別是被測物體熱容熱量傳遞給傳感器，降低了被測物體溫度，特別是被測物體熱容量較小時(shí)，測量精度降低。因此采用這種方式要測得物體的真實(shí)量較小時(shí)，測量精度降低。因此采用這種方式要測得物體的真實(shí)溫度的前提條件是被測物體的熱容量要足夠大。溫度的前提條件是被測物體的熱容量要足夠大。非接觸式溫度傳感器非接觸式溫度傳感器（熱輻射）（熱輻射）利用被測物體熱輻射而發(fā)出紅外線，從

12、而測量物體的溫度，利用被測物體熱輻射而發(fā)出紅外線，從而測量物體的溫度，可進(jìn)行遙測。其制造成本較高，測量精度卻較低。優(yōu)點(diǎn)是：不從可進(jìn)行遙測。其制造成本較高，測量精度卻較低。優(yōu)點(diǎn)是：不從被測物體上吸收熱量；不會干擾被測對象的溫度場；連續(xù)測量不被測物體上吸收熱量；不會干擾被測對象的溫度場；連續(xù)測量不會產(chǎn)生消耗；反應(yīng)快等。會產(chǎn)生消耗；反應(yīng)快等。（P106P107表表3-2、3-3）ch3 溫度傳感器溫度傳感器傳感器與測試技術(shù)傳感器與測試技術(shù)EXIT測量方式測量方式 儀表名稱儀表名稱測溫原理測溫原理精度范圍精度范圍特點(diǎn)特點(diǎn)測溫范圍測溫范圍/接接觸觸式式測測溫溫儀儀表表雙金屬雙金屬溫度計(jì)溫度計(jì)固體熱膨脹變

13、形固體熱膨脹變形量隨溫度變化量隨溫度變化12.5 結(jié)構(gòu)簡單，指示清楚，讀數(shù)結(jié)構(gòu)簡單，指示清楚，讀數(shù)方便；精度較低，不能遠(yuǎn)傳方便；精度較低，不能遠(yuǎn)傳-100600一般一般-80600壓力式壓力式溫度計(jì)溫度計(jì)氣氣(汽汽)體、液體體、液體在定容條件下，在定容條件下，壓力隨溫度變化壓力隨溫度變化12.5 結(jié)構(gòu)簡單可靠，可較遠(yuǎn)距離結(jié)構(gòu)簡單可靠，可較遠(yuǎn)距離傳輸傳輸50 m50 m；精度較低，受環(huán)境溫；精度較低，受環(huán)境溫度影響較大度影響較大0600一般一般0300玻璃管玻璃管液體液體溫度計(jì)溫度計(jì)液體熱膨脹體積液體熱膨脹體積量隨溫度變化量隨溫度變化0.12.5 結(jié)構(gòu)簡單，精度較高；讀數(shù)結(jié)構(gòu)簡單，精度較高；讀數(shù)

14、不便，不能遠(yuǎn)傳不便，不能遠(yuǎn)傳-200600一般一般-100600熱電阻熱電阻溫度計(jì)溫度計(jì)金屬或半導(dǎo)體電金屬或半導(dǎo)體電阻值隨溫度變化阻值隨溫度變化0.53.0 精度高；便于遠(yuǎn)傳；需外加精度高；便于遠(yuǎn)傳；需外加電源電源-2581200一般一般-200650熱電偶熱電偶溫度計(jì)溫度計(jì)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)0.51.0 測溫范圍大，精度高，便于測溫范圍大，精度高，便于遠(yuǎn)傳；低溫測量精度較差遠(yuǎn)傳；低溫測量精度較差-2692800一般一般2001800接觸式與非接觸式測溫方法及其特點(diǎn)接觸式與非接觸式測溫方法及其特點(diǎn) ch3 溫度傳感器溫度傳感器傳感器與測試技術(shù)傳感器與測試技術(shù)EXIT測量方式測量方式 儀表名稱儀表

15、名稱測溫原理測溫原理精度范圍精度范圍特點(diǎn)特點(diǎn)測溫范圍測溫范圍/非非接接觸觸式式測測溫溫儀儀表表光光 學(xué)學(xué)高溫計(jì)高溫計(jì)物體單色輻射物體單色輻射強(qiáng)度及亮度隨強(qiáng)度及亮度隨溫度變化溫度變化1.01.5 結(jié)構(gòu)簡單，攜帶方便，不破壞結(jié)構(gòu)簡單，攜帶方便，不破壞對象溫度場；易產(chǎn)生目測主觀誤差，對象溫度場；易產(chǎn)生目測主觀誤差，外界反射輻射會引起測量誤差外界反射輻射會引起測量誤差2003200一般一般6002400輻輻 射射高溫計(jì)高溫計(jì)物體全輻射能物體全輻射能隨溫度變化隨溫度變化1.5 結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，光路上結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，光路上環(huán)境介質(zhì)吸收輻射，易產(chǎn)生測量誤環(huán)境介質(zhì)吸收輻射，易產(chǎn)生測量誤差差100320

16、0一般一般7002000（續(xù)）ch3 溫度傳感器溫度傳感器傳感器與測試技術(shù)傳感器與測試技術(shù)EXIT 介紹幾種溫度測量方法介紹幾種溫度測量方法 示溫涂料（變色涂料）示溫涂料（變色涂料）裝滿熱水后圖案變得裝滿熱水后圖案變得清晰可辨清晰可辨ch3 溫度傳感器溫度傳感器傳感器與測試技術(shù)傳感器與測試技術(shù)EXIT變色涂料在電腦內(nèi)部溫度中的示溫作用變色涂料在電腦內(nèi)部溫度中的示溫作用CPU散熱風(fēng)散熱風(fēng)扇扇低溫時(shí)顯示藍(lán)低溫時(shí)顯示藍(lán)色色溫度升高后變?yōu)榧t色溫度升高后變?yōu)榧t色ch3 溫度傳感器溫度傳感器傳感器與測試技術(shù)傳感器與測試技術(shù)EXIT體積體積熱膨脹式熱膨脹式 不需要電源，耐用；但感溫部不需要電源，耐用；但感溫部件體積較大。件體積較大。氣體的體積與熱力氣體的體積與熱力學(xué)溫度成正比學(xué)溫度成正比ch3 溫度傳感器溫度傳感器傳感器與測試技術(shù)傳感器與測試技術(shù)EXIT紅外溫度計(jì)紅外溫度計(jì)ch3 溫度傳感器溫度傳感器傳感器與測試技術(shù)傳感器與測試技術(shù)EXIT溫差熱電偶（簡稱熱電偶）是目前溫度測量中使溫差熱電偶（簡稱熱電偶）是目前溫度測量中使用最普遍的傳感元件之一。它除具有用最普遍的傳感元件之一。它除具有結(jié)構(gòu)簡單，測量