PPT《第7章 温度传感器》

第7章 温度传感器 7.

1 基本概念7.2 热电偶7.3 金属热电阻(热电阻)7.4 半导体热敏电阻(热敏电阻)7.5 集成温度传感器 第7章 温度传感器 温度是表征物体冷热程度的物理量.它反映物体内部各分子运动平均动能的大小. 温度可以利用物体的某些物理性质(电阻、电势等)随着温度变化的特征进行测量. 测量方法按作用原理分接触式和非接触式.接触式传感器接触温度场,二者进行热交换.(热电偶、热电阻温度传感器). 测温范围在-250――1800度,适用于远距离多点测量. 非接触式测温方法是应用物体的热辐射能量随温度的变化而变化的原理.物体辐射能量的大小与温度有关, 当选择合适的接收检测装置时, 便可测得被测对象发出的热辐射能量并且转换成可测量和显示的各种信号, 实现温度的测量.这类测温方法的温度传感器主要有光电高温传感器、红外辐射温度传感器、光纤高温传感器等.测量范围600―6000度. 7.1 基本概念 7.1.1 温标 7.1.2 温度传感器的分类 7.1.3 选用原则 7.2 热电偶 7.2.1 工作原理 1. 热电效应 2. 两种导体的接触电势 3. 单一导体的温差电势 4. 基本定律 7.2.2 标准化热电偶 7.2.3 热电偶冷端温度的处理 1. 补偿导线法 2. 计算修正法 3. 自由端恒温法(冰浴法)4. 自动补偿(补偿电桥法) 7.2.4 热电偶的结构形式 7.2.5 热电偶的实用测量电路 1. 单点温度测量电路 2. 两点间温差的测量电路 3. 平均温度测量电路 4. 若干点温度之和的测量电路 热电偶回路的几点结论: ① 如果构成热电偶的两个热电极为材料相同的均质导体,则无论两结点温度如何,热电偶回路内的总热电势为零.必须采用两种不同的材料作为热电极. ② 如果热电偶两结点温度相等,热电偶回路内的总电势亦为零. ③ 热电偶AB的热电势与A、B材料的中间温度无关,只与结点温度有关. 标准化热电偶 理论上讲, 任何两种不同材料的导体都可以组成热电偶, 但为了准确可靠地测量温度, 对组成热电偶的材料必须经过严格的选择.工程上用于热电偶的材料应满足以下条件: 热电势变化尽量大, 热电势与温度关系尽量接近线性关系, 物理、 化学性能稳定, 易加工, 复现性好, 便于成批生产, 有良好的互换性. 实际上并非所有材料都能满足上述要求. 目前在国际上被公认比较好的热电材料只有几种.国际电工委员会(IEC)向世界各国推荐8种标准化热电偶, 所谓标准化热电偶, 它已列入工业标准化文件中, 具有统一的分度表. 我国从1988年开始采用IEC标准生产热电偶.表7-2 为我国采用的几种热电偶的主要性能和特点. 热电偶的结构形式 为了适应不同生产对象的测温要求和条件, 热电偶的结构形式有普通型热电偶、铠装型热电偶和薄膜热电偶等. 1.普通型热电偶 普通型结构热电偶工业上使用最多, 它一般由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒组成 2.铠装热电偶 铠装热电偶又称套管热电偶.它是由热电偶丝、 绝缘材料和金属套管三者经拉伸加工而成的坚实组合体, 它可以做得很细很长, 使用中随需要能任意弯曲.铠装热电偶的主要优点是测温端热容量小, 动态响应快, 机械强度高, 挠性好, 可安装在结构复杂的装置上, 因此被广泛用在许多工业部门中. 3.薄膜热电偶 薄膜热电偶是由两种薄膜热电极材料, 用真空蒸镀、 化学虿愕劝旆ㄕ舳频骄祷迳厦嬷瞥傻囊恢痔厥馊鹊缗, 薄膜热电偶的热接点可以做得很小(可薄到0.01~0.1μm), 具有热容量小, 反应速度快等的特点, 热相应时间达到微秒级, 适用于微小面积上的表面温度以及快速变化的动态温度测量. 7.3 金属热电阻(热电阻) 7.3.1 常用热电阻温度特性 1. 铂热电阻 2. 铜热电阻 7.3.2 热电阻传感器的结构 7.3.3 热电阻基本应用电路 4.热电阻的结构 7.4 半导体热敏电阻(热敏电阻) 7.4.1 热敏电阻的原理 7.4.2 热敏电阻的外形结构 7.4.3 热敏电阻的应用 7.5 集成温度传感器 7.5.1 集成温度传感器概况 7.5.2 AD590集成温度传感器应用实例 自由端恒温法(冰浴法) 例:有一个实际的热电偶测温系统,如下图所示,两个热电极的材料为镍铬―镍硅,L