《温度检测技术》课件

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1、第9章温度检测技术温度是国际单位制给出的基本物理量之一，它是工农业生产、科学试验中需要经常测量和控制的主要参数。从热平衡的观点看，温度可以作为物体内部分子无规则热运动剧烈程度的标志。温度与人们日常生活紧密相关。9.1概述温度是用来定量地描述物体冷热程度的物理量，温度是建立在热平衡基础上的。◆人类一直在探索如何测量温度。人体是一种测温仪:●精度底●量程小2021/8/549.1概述缺点:受气压影响最早使用仪器来测量温度的是伽里略1592年底，伽里略发明了第一个用来测量温度的仪器。2021/8/55◆1624年温度计第一次正式在文献里出现。◆165

2、4年意大利的一个公爵费迪南德二世做成了一个真正不受气压影响的温度计◆开尔文、牛顿等建立了各种温标:绝对温标、摄氏温标、华氏温标概述9.1.2测温方法分类及其特点根据传感器的测温方式，温度基本测量方法通常可分成接触式和非接触式两大类。接触式与非接触式测温特点比较测量条件接触式：感温元件要与被测对象良好接触；感温元件的加入几乎不改变对象的温度；被测温度不超过感温元件能承受的上限温度;被测对象不对感温元件产生腐蚀非接触式：知道被测对象表面发射率；被测对象的辐射能充分照射到检测元件上测量范围接触式：1200℃以下、热容大、无腐蚀性，对象的连续在线测温非

3、接触式：从超低温到极高温，但1000℃以下，测量误差大接触式与非接触式测温特点比较精度接触式：通常为1.0、0.5、0.2及0.1级非接触式：通常为1.0、1.5、2.5级响应速度接触式：慢，通常为几十秒到几分钟非接触式：快，通常为2～3秒钟其它特点接触式：结构简单、体积小、可靠、维护方便、价格低廉非接触式：结构复杂、体积大、调整麻烦、价格昂贵各种温度检测方法及其测温范围第9章温度检测技术9.1概述9.2接触式测温方法9.3辐射法测温9.2接触式测温方法根据测温转换的原理，接触式测温可分为：1、膨胀式(包括液体和固体膨胀式)2、热阻式(包括金属

4、热电阻和半导体热电阻)3、热电式(包括热电偶和PN结)2021/8/512(本课程主要介绍接触式测温原理及方法)★热电式传感器:将温度变化转换为电量变化的装置◆较普通的热电式传感器将温度量转换为电势和电阻。◆常用热电式传感器的敏感元件有：热电偶、热电阻●热电偶：将温度转换为电势之变化●热电阻：将温度转换为电阻阻值之变化9.2.1热膨胀式测温方法基于物体受热时产生膨胀的原理，分为液体膨胀式和固体膨胀式两类。按膨胀基体可分成：液体膨胀式玻璃温度计、液体或气体膨胀式压力温度计及固体膨胀式双金属温度计特点：1、测量范围大都在-50℃～550℃内2、用于

5、温度测量或控制精度要求较低，不需自动记录的场合。9.2.2热阻式测温技术基于热电阻原理测温是根据金属导体或半导体的电阻值随温度变化的性质，将电阻值的变化转换为电信号，从而达到测温的目的。热电阻的材料：电阻率、电阻温度系数要大，热容量、热惯性要小，电阻与温度的关系最好近于线性；物理、化学性质要稳定，复现性好，易提纯，同时价格尽可能便宜。优点：信号灵敏度高、易于连续测量、可以远传（与热电偶相比）、无需参比温度；金属热电阻稳定性高、互换性好、准确度高，可以用作基准仪表。缺点：需要电源激励、有自热现象（会影响测量精度）以及测量温度不能太高。常用热电阻种

6、类主要有铂电阻、铜电阻和半导体热敏电阻。9.2.2热阻式测温技术铂电阻测温铂电阻(IEC)的电阻率较大，电阻—温度关系呈非线性，但测温范围广，精度高，且材料易提纯，复现性好；在氧化性介质中，甚至高温下，其物理、化学性质都很稳定。目前工业用铂电阻分度号为Pt100和Pt10，其中Pt100更为常用。铂电阻与温度的关系当℃时当℃时铂电阻测温式中R0——温度为零时铂热电阻的电阻值R（t）——温度为t时铂热电阻的电阻值；A=3.90802×10-3℃B=-5.8019×10-7℃C=-4.27350×10-12℃热电阻的结构铂电阻测温热电阻感温元件是用

7、来感受温度的电阻器。它是热电阻的核心部分，由电阻丝及绝缘骨架构成。作为热电阻丝材料应具备如下条件：①电阻温度系数大、线性好、性能稳定；②使用温度范围广、加工方便；③固有电阻大，互换性好，复制性强。铂电阻测温热电阻的引线形式热电阻的内引线是出厂时自身具备的引线，其功能是使感温元件能与外部测量及控制装置相连接。热电阻的外引线有两线制、三线制及四线制三种，如图9-4所示。铂电阻测温铂电阻测温1.两线制测量电桥2.三线制测量电桥3.四线制测量原理RTD为被测热电阻，通过四根电阻引线将热电阻引入测量设备中，各引线电阻为RLEAD；恒流源I加到RTD的两端

8、，RTD另两端接入电压表VM，由于电压表具有极高的输入电阻（通常高于100MΩ），因此流经电压表的电流可忽略不计，VM两端电压完全等于RTD两端的电压