温度传感器及工程应用.ppt

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1、3.1温度测量概述3.2热电阻传感器3.3热敏电阻传感器3.4热电偶传感器3.5集成温度传感器3.6辐射式温度传感器3.7温度传感器工程应用案例第3章温度传感器及工程应用返回主目录温度是工农业生产和科学实验中一个非常重要的参数，许多生产过程都是在一定的温度范围内进行的。比如，人们为了在炎热的夏天工作环境舒适，就要用空调。空调的作用就是实时不断地检测房间里的温度，当房间温度高于设定温度（比如26℃）时，就启动制冷系统使房间温度下降，当降到设定温度以下时，制冷系统停止工作，等待温度上升，当温度又上升到设定温度以上时，制冷系统又开始工作；这样周而复始的不断工作，就把房间里的

2、温度控制在设定温度附近。在这个空调系统中，温度传感器起着重要的作用。下面就温度传感器及其工程应用作一介绍。3.1温度测量概述3.1.1温度与温标温度是表征物体冷热程度的物理量。为了定量地描述温度的高低，就建立了温标，温标就是温度的标尺。它有多种，比如摄氏温标，华氏温标，热力学温标等。当前世界通用的是1990年制定的国际标准(即国际协议ITS-90)。该协议中规定了两种温标，一种是开尔文温标，用符号T90表示，单位是开尔文(K)。另一种是摄氏温标，用符号t90表示，单位是摄氏度(℃)。T90和t90之间的关系为在实际应用中，一般直接用T和t代替T90和t90。(3-1)

3、3.1.2温度测量方法和分类1.温度测量方法温度测量通常是利用冷热不同的物体之间热交换原理以及某些物体特性随着冷热程度不同而变化的特点来进行的。测量温度的器件称作温度测量仪表，工程上用的通常分为现场温度传感器和控制室显示仪表两部分（见图3-1）。且现场用的温度传感器称作一次仪表，而控制室用的显示仪表称作二次仪表。现场部分控制室部分温度传感器显示仪表t图3-1温度测量仪表的组成可分为接触式测量与非接触式测量两大类。1）接触式测量接触式测量是使感温元件和被测介质相接触，当被测介质与感温元件达到热平衡时，感温元件与被测介质的温度相等。这类温度传感器具有结构简单、工作可靠、精

4、度高、稳定性好、价格低廉等优点，是目前被广泛应用。2）非接触式测量非接触式测量是应用物体的热辐射能量随温度的变化而变化的原理进行的。若选择合适的接收检测装置，便可测得被测对象发出的热辐射能量，实现温度的测量。它可测高温、腐蚀、有毒、运动等物体表面的温度，不干扰被测温度场，但精度较低，使用不太方便。2.温度测量方法的分类3.2热电阻传感器热电阻传感器是中、低温区（850℃以下）最常用的一种温度检测器。3.2.1热电阻的测温原理导体或半导体材料的电阻率随温度变化而明显变化的现象称作热敏效应。利用金属导体的热敏效应制成的测温元件称作热电阻。利用半导体材料的热敏效应制成的测温

5、元件称作热敏电阻。热电阻的测温原理就是基于金属材料的热敏效应。热电阻传感器是利用导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的。常见的热电阻材料是金属铂和铜。1.铂热电阻铂热电阻的特点是精度高、稳定性好、性能可靠，所以在温度测量中得到了广泛应用。按IEC标准，纯铂热电阻的测温范围是-200~+850℃。在-200~0℃的温度范围内，铂热电阻的特性方程为R(t)=R0［1+At+Bt2+Ct3(t-100)］在0~850℃的温度范围内为R(t)=R0(1+At+Bt2)式中：R(t)和R0分别为t℃和0℃时铂电阻值；A、B和C是与铂金纯度有关的常数。(3-3)(3-2)由

6、此可知，铂热电阻的阻值与铂金的纯度有关，为描述铂热电阻的纯度常用电阻比W(100)来表示，即W(100)=R100/R0式中，R100为铂热电阻在100℃时的电阻值；R0为铂热电阻在0℃时的电阻值。电阻比W(100)越大，代表铂金纯度越高，按IEC标准,工业上使用的铂热电阻应满足W(100)>1.3850。使用测温范围是-200~650℃。目前技术水平可达到W(100)=1.3930，其对应铂金纯度为99.9995%。(3-4)从式(3‑2)和式(3‑3)看出，铂热电阻的阻值与温度t呈非线性关系。其阻值大小与R0和t有关。为方便用户使用，通常把这种关系做成表格——称作

7、分度表。目前我国生产的工业用热电阻型号是WZX，其中W表示温度仪表，Z表示热电阻，X表示感温材料。例如WZP就表示铂热电阻，它有R0=10Ω、100Ω和1000Ω等多种,它们的分度号分别为Pt10、Pt100和Pt1000,其中以Pt100最为常用。铂热电阻不同分度号亦有相应分度表，对于W(100)=1.3850的铂热电阻，它的常数A=3.9083×10-3/℃，B=–5.775×10-7/℃2，C=–4.183×10-12/℃4。其Pt100的分度表见表3‑2。表3‑2铂热电阻Pt100的分度表分度号：Pt100(R0=100Ω)2.铜热电阻由于铂