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第2章温度传感器本讲稿第一页，共七十三页2.1 关于温度的单位关于温度的单位 我国法定计量单位是以国际单位制为基础，根据我国的情况，加我国法定计量单位是以国际单位制为基础，根据我国的情况，加选了选了17个非国际单位制的单位构成。其中包括国际单位制的基本单位个非国际单位制的单位构成。其中包括国际单位制的基本单位7个，个，这这7个基本单位中，有一个量为热力学温度，单位名称为开个基本单位中，有一个量为热力学温度，单位名称为开尔文尔文，单位，单位符号为符号为K。热力学温度是根据热力学原理定义的。对热力学温度，。热力学温度是根据热力学原理定义的。对热力学温度，过去有过一些其他名称，例如，绝对温度、开氏温度等现已不再过去有过一些其他名称，例如，绝对温度、开氏温度等现已不再继续使用。规定水的三相点继续使用。规定水的三相点(水、水蒸气和冰共存的状态，不包含水、水蒸气和冰共存的状态，不包含空气空气)热力学温度的热力学温度的1/273.16，为热力学温度单位开，为热力学温度单位开尔文尔文。下一页返回本讲稿第二页，共七十三页2.1 关于温度的单位关于温度的单位 国家标准国家标准GB 3102.4热学的量和单位热学的量和单位中还规定了另一个量为摄中还规定了另一个量为摄氏温度，摄氏温度是氏温度，摄氏温度是SI中的一个导出量，其单位名称是摄氏度。中的一个导出量，其单位名称是摄氏度。摄氏温度摄氏温度t按下述公式定义按下述公式定义 式中式中:t为摄氏温度为摄氏温度;T为热力学温度为热力学温度;T0为为273.15K.摄氏温度的符号为摄氏温度的符号为t或或。“摄氏度摄氏度”是表示摄氏温度时用来代替是表示摄氏温度时用来代替开开尔文的一个专用名称。根据上面的定义可知，热力学温度的尔文的一个专用名称。根据上面的定义可知，热力学温度的273.15K就是摄氏温度的就是摄氏温度的0.有人将有人将20读为读为“摄氏摄氏20度度”，这种读法把一个单位名称分开，其中插入，这种读法把一个单位名称分开，其中插入数值的读法很不恰当，数值的读法很不恰当，“摄氏度摄氏度”应作为一个整体使用应作为一个整体使用;在书写符号在书写符号时，时，也不应把小圈放到数字的右上角，必须使小圈在也不应把小圈放到数字的右上角，必须使小圈在“C”的左上角，这也的左上角，这也是因为是因为是一个整体是一个整体.返回上一页本讲稿第三页，共七十三页2.2 温度传感器的分类温度传感器的分类 温度传感器的种类和工作温度范围见温度传感器的种类和工作温度范围见表表2一一1，就发动机控制用传感器，就发动机控制用传感器来说，测试范围非常宽，为来说，测试范围非常宽，为-401000，而且只用简单的回路就能得，而且只用简单的回路就能得到电信号输出，所以基本上来说，不采用弹性、颜色及光线式温度传感器。到电信号输出，所以基本上来说，不采用弹性、颜色及光线式温度传感器。从表从表2一一1可以看出，用一种传感器难以覆盖很宽的温度范围，所以可以看出，用一种传感器难以覆盖很宽的温度范围，所以就需要按使用目的选定传感器。就需要按使用目的选定传感器。三种典型的温度传感器分别为：热电偶、金属测温电阻、热敏电三种典型的温度传感器分别为：热电偶、金属测温电阻、热敏电阻。阻。返回本讲稿第四页，共七十三页2.3 金属热电阻金属热电阻 大多数金属导体的电阻都是随温度而变化的，而且具有正温度系数大多数金属导体的电阻都是随温度而变化的，而且具有正温度系数a,即温度越高，电阻越大，由此而称为即温度越高，电阻越大，由此而称为“热电阻热电阻”。纯金属的电阻除受温度影响之外，还受杂质含量的影响，这两个因素之纯金属的电阻除受温度影响之外，还受杂质含量的影响，这两个因素之间的相互作用比较小，电阻的温度系数很小而且也比较稳定，一般精度间的相互作用比较小，电阻的温度系数很小而且也比较稳定，一般精度为为(30007000)x 10-6/。但是因其自身的电阻值很低，要想。但是因其自身的电阻值很低，要想达到能够实用的电阻值，就需要制成非常细的金属丝或薄膜，若化达到能够实用的电阻值，就需要制成非常细的金属丝或薄膜，若化学性质不稳定的话，还难以利用学性质不稳定的话，还难以利用;此外还希望在晶格结构不变的范此外还希望在晶格结构不变的范围内使用，所以目前，利用金属热电阻作传感器的，主要是围内使用，所以目前，利用金属热电阻作传感器的，主要是Ni与与Pt.下一页返回本讲稿第五页，共七十三页2.3 金属热电阻金属热电阻 在金属当中，在金属当中，Pt的熔点较高，化学性质稳定，容易制得高纯度的材料，的熔点较高，化学性质稳定，容易制得高纯度的材料，在很广的温度范围内，电阻大都是按线性变化，所以很久以来，就用铂在很广的温度范围内，电阻大都是按线性变化，所以很久以来，就用铂(Pt)作标准的温度传感器。作标准的温度传感器。利用热电阻测量温度的依据是，将被测温度下的电阻值与参考温度利用热电阻测量温度的依据是，将被测温度下的电阻值与参考温度0时的电阻值相比，看其变化量有多少，所以时的电阻值相比，看其变化量有多少，所以0的阻值的阻值R0十分重要，十分重要，原材料的纯度和制造工艺对原材料的纯度和制造工艺对R0都有影响都有影响;对测量温度有直接影响的另一对测量温度有直接影响的另一个温度系数是电阻温度系数，为便于比较，一般常选用个温度系数是电阻温度系数，为便于比较，一般常选用100的电阻值的电阻值与与0时电阻值的比值来表示。时电阻值的比值来表示。下一页返回上一页本讲稿第六页，共七十三页2.3 金属热电阻金属热电阻 50m铂丝的电阻值为铂丝的电阻值为50一一100欧姆，在装车使用时，此部件之欧姆，在装车使用时，此部件之外的线束阻值的变动也会影响到温度的测量，即形成温度误差，所外的线束阻值的变动也会影响到温度的测量，即形成温度误差，所以在线束较长的情况下，就利用以在线束较长的情况下，就利用3线桥式接法以补偿引线形成的电线桥式接法以补偿引线形成的电阻。在现代的电控发动机上，采用了热丝式空气流量传感器间接阻。在现代的电控发动机上，采用了热丝式空气流量传感器间接测定空气温度。更新型的，还有将这种细丝制成约测定空气温度。更新型的，还有将这种细丝制成约200nm的薄的薄膜，即逐渐演变成热膜形传感器。膜，即逐渐演变成热膜形传感器。镍丝电阻的温度系数约为镍丝电阻的温度系数约为6700 x 10-6/，此值还是比较高的，所，此值还是比较高的，所以镍是制作低温用温度传感器的好材料，以前就报导过以镍是制作低温用温度传感器的好材料，以前就报导过:将镍丝将镍丝绕在骨架上，或将含镍浆料烧成在基片上，制作进气温度传感器及绕在骨架上，或将含镍浆料烧成在基片上，制作进气温度传感器及水温传感器水温传感器;也有制作镍膜传感器的。也有制作镍膜传感器的。返回上一页本讲稿第七页，共七十三页2.4 热敏电阻热敏电阻 热敏电阻用陶瓷半导体材料制成，一般说来，这是一种温度系数热敏电阻用陶瓷半导体材料制成，一般说来，这是一种温度系数很高的电阻材料。金属电阻与热力学温度成比例，而陶瓷半导体很高的电阻材料。金属电阻与热力学温度成比例，而陶瓷半导体的电阻与其呈指数关系。热敏电阻可分为正温度系数的电阻与其呈指数关系。热敏电阻可分为正温度系数(PTC)热敏热敏电阻器、负温度系魏电阻器、负温度系魏NTC)热敏电阻器和临界温度热敏电阻器热敏电阻器和临界温度热敏电阻器(CTR)、线性热敏电阻器线性热敏电阻器.大多数的热敏电阻具有负温度系数，简称为大多数的热敏电阻具有负温度系数，简称为NTC型热敏电阻，其阻值型热敏电阻，其阻值与温度的关系，可用下列公式表述：与温度的关系，可用下列公式表述：下一页返回本讲稿第八页，共七十三页2.4 热敏电阻热敏电阻 用曲线表示上述关系，如用曲线表示上述关系，如图图2一一1所示，温度越高，阻值越低，而所示，温度越高，阻值越低，而且呈明显的非线性关系。且呈明显的非线性关系。热敏电阻在其本身温度变化热敏电阻在其本身温度变化1时，电阻值的相对变化量，为热敏时，电阻值的相对变化量，为热敏电阻的温度系数，温度系数用电阻的温度系数，温度系数用T表示表示.与金属热电阻相比，热敏电阻的阻值化量要高与金属热电阻相比，热敏电阻的阻值化量要高10多倍，而且其电阻温多倍，而且其电阻温度系数也不是常数，而是随温度变化的。因此，一般是把度系数也不是常数，而是随温度变化的。因此，一般是把B(单位为单位为K)看看作是常数，来求出电阻温度系数的。这也说明，作是常数，来求出电阻温度系数的。这也说明，B值越大，热敏电阻随温值越大，热敏电阻随温度变化的程度就越大。度变化的程度就越大。下一页返回上一页本讲稿第九页，共七十三页2.4 热敏电阻热敏电阻 从前面的公式与说明中可以看出从前面的公式与说明中可以看出:随着温度的变化，热敏电阻阻值有很随着温度的变化，热敏电阻阻值有很大的变化，从实用上来说，容易得到很大的信号变化。此外，与大的变化，从实用上来说，容易得到很大的信号变化。此外，与金属热电阻相比，很容易制出数金属热电阻相比，很容易制出数k至数百至数百k的热敏电阻，所以的热敏电阻，所以即便是加长引线，引线的电阻也可以忽略不计，这就是热敏电阻的即便是加长引线，引线的电阻也可以忽略不计，这就是热敏电阻的优点。但另一方面，温度范围很宽时，因为阻值变化过大，用简单优点。但另一方面，温度范围很宽时，因为阻值变化过大，用简单的电路难以测量，这是其缺点。热敏电阻的特点是的电路难以测量，这是其缺点。热敏电阻的特点是:用很简单的电路用很简单的电路可以检测某一特定点的温度，测试精度高可以检测某一特定点的温度，测试精度高;但想测量宽范围的温度时，但想测量宽范围的温度时，用金属热电阻或热电偶好些。用金属热电阻或热电偶好些。返回上一页本讲稿第十页，共七十三页2.5 热电式温度传感器热电式温度传感器(热电偶热电偶)将两种材质不同的金属导线连接在一起，如将两种材质不同的金属导线连接在一起，如图图2一一2所示，当在所示，当在A,B两两点间形成温度差点间形成温度差TAB时，两点间就会出现电位差时，两点间就会出现电位差VAB，称这种现象，称这种现象为塞贝克效应。温差电动势温度传感器就为塞贝克效应。温差电动势温度传感器就是通过测定是通过测定VAB来求出来求出温度的。这种测量方法的特点是温度的。这种测量方法的特点是:如如A,B的材质均匀，其电势大的材质均匀，其电势大小与沿热电极长度上的温度分布无关，仅取决于小与沿热电极长度上的温度分布无关，仅取决于A,B两端的温两端的温度差。因此，当用很细的金属丝且至测定端的触点又做得很小的话，度差。因此，当用很细的金属丝且至测定端的触点又做得很小的话，就可以测定相当狭窄区域处的温度。将就可以测定相当狭窄区域处的温度。将VAB/TAB之比称作热电之比称作热电偶的热电势率或塞贝克系数，对两种不同金属的组合来说，它是一偶的热电势率或塞贝克系数，对两种不同金属的组合来说，它是一项固定的数值项固定的数值.下一页返回本讲稿第十一页，共七十三页2.5 热电式温度传感器热电式温度传感器(热电偶热电偶)测量发动机主要用的是高温传感器，即从测量发动机主要用的是高温传感器，即从PR,CA,CRC,CC之中选用。之中选用。实际常用的还是实际常用的还是CA型，高温环境也用一部分型，高温环境也用一部分PR型，后面解释时也主型，后面解释时也主要是针对这两类而言。要是针对这两类而言。一般采用一般采用图图2一一3所示的接线方法，在所示的接线方法，在A,B之间低温部位的之间低温部位的B,C之间之间采用耐热能力较低且价格低廉的低电阻导线，而且往往采用与热电偶温采用耐热能力较低且价格低廉的低电阻导线，而且往往采用与热电偶温差电势特性很相似的补偿导线。差电势特性很相似的补偿导线。下一页返回上一页本讲稿第十二页，共七十三页2.5 热电式温度传感器热电式温度传感器(热电偶热电偶)根据各热电偶准备专用的补偿导线，并正确地使用补偿导线。根据各热电偶准备专用的补偿导线，并正确地使用补偿导线。因为利用温差电动势测量的是两点之间的温度差，所以就要因为利用温差电动势测量的是两点之间的温度差，所以就要保证一个测量点的温度为一定值，或者是一直测量那一部位保证一个测量点的温度为一定值，或者是一直测量那一部位的温度，并及时修正。前者多半是利用水一冰的混合液来保的温度，并及时修正。前者多半是利用水一冰的混合液来保持持0(即冰点式基准触点即冰点式基准触点)，后者有用晶体管与二极管的温差，后者有用晶体管与二极管的温差电动势的。但采用温差电动势法测量温度时，需要很复杂的控制电动势的。但采用温差电动势法测量温度时，需要很复杂的控制电路，它包括有传感器电路，它包括有传感器补偿导线补偿导线基准触点补偿基准触点补偿放大放大线性线性放大，造价很高，虽然在测量发动机时常用这种方法，但在控制上用的放大，造价很高，虽然在测量发动机时常用这种方法，但在控制上用的不多。不多。(1)铬镍一铝镍热电偶。铬镍一铝镍热电偶。(2)铂一锗铂一锗(PR)热电偶。热电偶。返回上一页本讲稿第十三页，共七十三页2.6 温度熔断器温度熔断器 纯金属的熔点是稳定值，可以作为基准温度值使用按国际实用温度纯金属的熔点是稳定值，可以作为基准温度值使用按国际实用温度(IPTS),Sn,Zn,Ag,Au的凝固点分别为的凝固点分别为231.9681,419.58,961.93,1064.43，此外，此外Pd,Pt的熔点的熔点1554、1772也是作基准使用的，但这些都是在计量温度时作为标准用的。也是作基准使用的，但这些都是在计量温度时作为标准用的。由于这些物质的熔点不能自由选择，在氧化还原时，熔断体稳定，不是由于这些物质的熔点不能自由选择，在氧化还原时，熔断体稳定，不是达到某种程度以上时就没有流动性，所以从这两点看还不能作为熔断器达到某种程度以上时就没有流动性，所以从这两点看还不能作为熔断器使用。使用。下一页返回本讲稿第十四页，共七十三页2.6 温度熔断器温度熔断器 Pb一一Sn系列的低温焊锡仅能用于保护家电产品及其电路。为了系列的低温焊锡仅能用于保护家电产品及其电路。为了得到适宜的熔点，就要利用含两种以上金属成分的合金，一般来得到适宜的熔点，就要利用含两种以上金属成分的合金，一般来说，不是制作特定化合物，而将两种金属混合时的典型特性如说，不是制作特定化合物，而将两种金属混合时的典型特性如图图2一一4所示。所示。图图2一一4(a)是两种成分连续变化的固熔形，熔是两种成分连续变化的固熔形，熔点随着混合比连续地变化。点随着混合比连续地变化。图图2一一4(b)是将是将A,B两种混合后的熔两种混合后的熔点降低形，将点降低形，将C点叫作共熔点。这两个状态图存在着共同点，那点叫作共熔点。这两个状态图存在着共同点，那就是，将两种材料混合后，只要不是制作特定的化合物，除共熔就是，将两种材料混合后，只要不是制作特定的化合物，除共熔点之外没有明确的熔点，并都有液体与固体同时存在的区域，如点之外没有明确的熔点，并都有液体与固体同时存在的区域，如图中图中L+S部分，在这一区域内，未熔化的成分漂混在已熔化部分，在这一区域内，未熔化的成分漂混在已熔化的液体之中，呈半熔化状态，它将对熔断器的熔断状态产生的液体之中，呈半熔化状态，它将对熔断器的熔断状态产生影响。就纯金属、金属化合物及有共熔点的合金来说，其固影响。就纯金属、金属化合物及有共熔点的合金来说，其固体会一下子全部熔化成液体，若制作熔断器的话，其熔断状体会一下子全部熔化成液体，若制作熔断器的话，其熔断状态好。态好。返回上一页本讲稿第十五页，共七十三页2.7 测量温度时的注意事项测量温度时的注意事项2.7.1表面温度的测定表面温度的测定 测量温度时，大部分的误差是因测量时破坏了热传导的平衡而形测量温度时，大部分的误差是因测量时破坏了热传导的平衡而形成的，需测定的表面成的，需测定的表面(规定点规定点)与被测点的温度不同时，就无法与被测点的温度不同时，就无法实现准确的测量。实际上，当钻结剂的热传导率低于被测体的话，实现准确的测量。实际上，当钻结剂的热传导率低于被测体的话，就会产生温度差，因此要尽可能使实际测量点靠近规定点。因为就会产生温度差，因此要尽可能使实际测量点靠近规定点。因为热量会从规定点传入实际测量点，并传至热电偶的芯线中，所以热量会从规定点传入实际测量点，并传至热电偶的芯线中，所以规定点的温度就会低于实际温度。与被测物体的热容量相比，若规定点的温度就会低于实际温度。与被测物体的热容量相比，若热电偶、钻结剂的热容量较大，达到不可忽略的程度时，这一影热电偶、钻结剂的热容量较大，达到不可忽略的程度时，这一影响就更大了。为了正确地测量表面温度，最好采用响就更大了。为了正确地测量表面温度，最好采用50m的的极细热电偶，并尽量贴近规定点。极细热电偶，并尽量贴近规定点。下一页返回本讲稿第十六页，共七十三页2.7 测量温度时的注意事项测量温度时的注意事项2.7.2固体表面的影响固体表面的影响 截面积为截面积为A，周长为，周长为P的温度传感器离开固体表面至流体中的误差的温度传感器离开固体表面至流体中的误差T可可用下式表示用下式表示:式中式中:h为从流体至传感器的热传递系数为从流体至传感器的热传递系数;k为从传感器至固体表面的热传为从传感器至固体表面的热传导系数导系数.下一页返回上一页本讲稿第十七页，共七十三页2.7 测量温度时的注意事项测量温度时的注意事项2.7.3响应性响应性 温度传感器的响应性近似于温度传感器的响应性近似于1次滞后方式，即可用下式来表示次滞后方式，即可用下式来表示:式中式中:为时间常数为时间常数;T为温度为温度;t为时间为时间;h为热传递系数为热传递系数;A为传感器的表为传感器的表面积面积;W为传感器的质量为传感器的质量;c为传感器的比热。为传感器的比热。下一页返回上一页本讲稿第十八页，共七十三页2.7 测量温度时的注意事项测量温度时的注意事项2.7.4温度传感器的寿命预测温度传感器的寿命预测 只要温度传感器的元件不是直接置于流体中，对温度传感器的寿命来说，仅只要温度传感器的元件不是直接置于流体中，对温度传感器的寿命来说，仅考虑热老化就可以了。这时，与化学反应速度的原理相似，老化速度可用考虑热老化就可以了。这时，与化学反应速度的原理相似，老化速度可用下式表示下式表示:式中式中:R/R为电阻或者是输出的变化率为电阻或者是输出的变化率;t为时间为时间;L为寿命为寿命;A,B,C为常数为常数;Ea为活化能为活化能;k为玻尔兹曼常数。为玻尔兹曼常数。返回上一页本讲稿第十九页，共七十三页2.8 温度传感器的实际应用温度传感器的实际应用2.8.1水水(液液)温传感器之一温传感器之一 采用热敏电阻作检测元件的水温传感器的结构如采用热敏电阻作检测元件的水温传感器的结构如图图2一一5所示，可所示，可以说这是一种典型的水温传感器，主要用于电子控制式燃油喷射装置上检测以说这是一种典型的水温传感器，主要用于电子控制式燃油喷射装置上检测冷却水温，它把温度的变化以电阻值变化的方式检测出来，随温度的不同电冷却水温，它把温度的变化以电阻值变化的方式检测出来，随温度的不同电阻值发生很大的变化。热敏电阻式水温传感器特性的例子如阻值发生很大的变化。热敏电阻式水温传感器特性的例子如图图2一一6所示，所示，当水温较低时，电阻值较大，随着水温的升高，电阻值逐渐降低。当水温较低时，电阻值较大，随着水温的升高，电阻值逐渐降低。下一页返回本讲稿第二十页，共七十三页2.8 温度传感器的实际应用温度传感器的实际应用2.8.2水水(液液)温传感器之二温传感器之二 这种传感器所用检测元件也是热敏电阻，其结构如这种传感器所用检测元件也是热敏电阻，其结构如图图2一一7所示，在汽车上所示，在汽车上一般用于检测冷却水温、润滑油温度等，用于水温表上的例子如图一般用于检测冷却水温、润滑油温度等，用于水温表上的例子如图2一一8所示。热敏电阻用于发送信号部件上，它与接收部件的加热线圈所示。热敏电阻用于发送信号部件上，它与接收部件的加热线圈串联，当水温较低时，因为热敏电阻的阻值较高，所以电路中的电串联，当水温较低时，因为热敏电阻的阻值较高，所以电路中的电流比较小，加热线圈的发热量较小，双金属片只弯曲一点点，指针流比较小，加热线圈的发热量较小，双金属片只弯曲一点点，指针指示于低温侧。当水温升高时，热敏电阻的阻值减小，回路中的电指示于低温侧。当水温升高时，热敏电阻的阻值减小，回路中的电流增大，加热线圈的加热温度升高，双金属片弯曲度较大，指针指流增大，加热线圈的加热温度升高，双金属片弯曲度较大，指针指向高温侧。水温表用水温传感器的特性如向高温侧。水温表用水温传感器的特性如图图2一一9所示所示.下一页返回上一页本讲稿第二十一页，共七十三页2.8 温度传感器的实际应用温度传感器的实际应用2.8.3车外气温传感器车外气温传感器 这种传感器用于检测车辆外部的空气温度。它采用的是防水结构，即便这种传感器用于检测车辆外部的空气温度。它采用的是防水结构，即便在淋水的环境中也可以使用。对这种传感器也允分考虑了它的热响应性，在淋水的环境中也可以使用。对这种传感器也允分考虑了它的热响应性，以保证在等待交通信号时不会检测到前方车辆排放气体的热量。以保证在等待交通信号时不会检测到前方车辆排放气体的热量。这种传感器的结构如图这种传感器的结构如图2一一10所示，检测元件采用的是热敏电阻。车所示，检测元件采用的是热敏电阻。车外气温变化时，传感器的阻值发生变化，温度升高时，电阻值下降外气温变化时，传感器的阻值发生变化，温度升高时，电阻值下降;温度下降时，电阻值升高。温度下降时，电阻值升高。下一页返回上一页本讲稿第二十二页，共七十三页2.8 温度传感器的实际应用温度传感器的实际应用 在汽车的微机控制空调系统上，利用这种传感器测量车外空气温度。在汽车的微机控制空调系统上，利用这种传感器测量车外空气温度。微机控制空调系统的温度控制系统如微机控制空调系统的温度控制系统如图图2一一11所示所示.将车内气温传感器、电位计及车外气温传感器串联，车外气温传将车内气温传感器、电位计及车外气温传感器串联，车外气温传感器的阻值随车外气温变化，这样，即便车外气温改变，也能保感器的阻值随车外气温变化，这样，即便车外气温改变，也能保持车厢内的温度是一定的。车外气温传感器的特性如图持车厢内的温度是一定的。车外气温传感器的特性如图2一一12所所示示.下一页返回上一页本讲稿第二十三页，共七十三页2.8 温度传感器的实际应用温度传感器的实际应用2.8.4进气温度传感器进气温度传感器 进气温度传感器的结构如进气温度传感器的结构如图图2一一13所示，与前面讲过的传感器类似，检测所示，与前面讲过的传感器类似，检测元件采用的是热敏电阻。进气温度传感器的作用是检测发动机吸入空气的温元件采用的是热敏电阻。进气温度传感器的作用是检测发动机吸入空气的温度。在度。在L型电子控制燃油喷射装置上，此传感器安装在空气流量型电子控制燃油喷射装置上，此传感器安装在空气流量传感器内。在传感器内。在D型电子控制燃油喷射装置上，它安装在空气滤清器型电子控制燃油喷射装置上，它安装在空气滤清器的外壳上或稳压罐内。传感器内的热敏电阻的特性与水温传感器之的外壳上或稳压罐内。传感器内的热敏电阻的特性与水温传感器之一的热敏电阻特性相同。为正确地检测进气温度，用塑料制外壳将一的热敏电阻特性相同。为正确地检测进气温度，用塑料制外壳将进气温度传感器保护起来，以防止安装部位的温度影响传感器进气温度传感器保护起来，以防止安装部位的温度影响传感器.下一页返回上一页本讲稿第二十四页，共七十三页2.8 温度传感器的实际应用温度传感器的实际应用 在电子控制汽油喷射装置上，将进气温度传感器的进气温度信号输入到电子在电子控制汽油喷射装置上，将进气温度传感器的进气温度信号输入到电子控制器控制器(ECU)中，根据温度的变化状况，利用中，根据温度的变化状况，利用ECU控制喷油量。进气温控制喷油量。进气温度传感器与汽油喷射系统之间关系的示意图如度传感器与汽油喷射系统之间关系的示意图如图图2一一14所示。进气所示。进气温度传感器的特性如温度传感器的特性如图图2一一15所示。所示。下一页返回上一页本讲稿第二十五页，共七十三页2.8 温度传感器的实际应用温度传感器的实际应用2.8.5热敏传感器热敏传感器 这种传感器也是用在电子控制式燃油喷射系统上，用于检测进气温这种传感器也是用在电子控制式燃油喷射系统上，用于检测进气温度的。其上的检测元件与前面介绍过的其他温度传感器一样，也是度的。其上的检测元件与前面介绍过的其他温度传感器一样，也是采用热敏电阻。它最大的优点是采用热敏电阻。它最大的优点是:利用一个垫圈就可以很方便地安装利用一个垫圈就可以很方便地安装在空气滤清器的壳体上。很多小客车上的进气温度都采用这种形式的进在空气滤清器的壳体上。很多小客车上的进气温度都采用这种形式的进气温度传感器进行检测，其结构如气温度传感器进行检测，其结构如图图2一一16所示。其安装于车上时的示所示。其安装于车上时的示意图如意图如图图2一一17所示。采用热敏传感器检测进气温度的检测系统原所示。采用热敏传感器检测进气温度的检测系统原理图如理图如图图2一一18所示。热敏传感器的特性如所示。热敏传感器的特性如图图2一一19所示所示.下一页返回上一页本讲稿第二十六页，共七十三页2.8 温度传感器的实际应用温度传感器的实际应用2.8.6蒸发器出口温度传感器蒸发器出口温度传感器 这种传感器也是用热敏电阻作温度检测元件的，它安装在空调出这种传感器也是用热敏电阻作温度检测元件的，它安装在空调出风口处蒸发器的散热筋上，用以检测散热筋表面的温度变化以便风口处蒸发器的散热筋上，用以检测散热筋表面的温度变化以便控制压缩机的工作状态，其温度的工作范围为一控制压缩机的工作状态，其温度的工作范围为一20一一60。传。传感器的结构如感器的结构如图图2一一20所示，其安装状态如所示，其安装状态如图图2一一21所示。所示。图图2一一22是空调系统的方框图，工作时，利用温度测量用热敏电阻与温度设定用调节是空调系统的方框图，工作时，利用温度测量用热敏电阻与温度设定用调节电位器的信号，并将热敏电阻与调节电位器的输入信号加以比较、放大，以电位器的信号，并将热敏电阻与调节电位器的输入信号加以比较、放大，以接通或断开电磁离合器。此外，利用此传感器的信号，可防止蒸发器出现冰接通或断开电磁离合器。此外，利用此传感器的信号，可防止蒸发器出现冰堵现象。蒸发器出口温度传感器特性的例子如图堵现象。蒸发器出口温度传感器特性的例子如图2一一23所示。所示。下一页返回上一页本讲稿第二十七页，共七十三页2.8 温度传感器的实际应用温度传感器的实际应用2.8.7热敏开关热敏开关 热敏开关用于空调上检测温度。目的是根据设定状态控制压缩机，以提热敏开关用于空调上检测温度。目的是根据设定状态控制压缩机，以提高压缩机的工作效率。热敏开关的结构如图高压缩机的工作效率。热敏开关的结构如图2一一24所示，传感器内包括所示，传感器内包括有热敏铁氧体、舌簧开关及永久磁铁。当达到设定温度以上时，热敏铁氧体有热敏铁氧体、舌簧开关及永久磁铁。当达到设定温度以上时，热敏铁氧体的导磁率急剧下降，就利用热敏铁氧体的这一性质来接通与断开舌簧开关。的导磁率急剧下降，就利用热敏铁氧体的这一性质来接通与断开舌簧开关。此外，通过选择适当的热敏铁氧体，保证在一此外，通过选择适当的热敏铁氧体，保证在一20一一105之间设定温之间设定温度。度。下一页返回上一页本讲稿第二十八页，共七十三页2.8 温度传感器的实际应用温度传感器的实际应用2.8.8微机控制空调用传感器小结微机控制空调用传感器小结 微机控制空调就是根据车内气温微机控制空调就是根据车内气温(车内气温传感器车内气温传感器)、车外气温、车外气温(车外车外气温传感器气温传感器)及日照量及日照量(日照传感器日照传感器)的信息，通过输出必要的控的信息，通过输出必要的控制量制量(出风温度、出风量、出风口、车内外气温及压缩机通断出风温度、出风量、出风口、车内外气温及压缩机通断)，形成，形成舒适的车内环境。为了实现所需要的出风温度，利用冷风侧温度舒适的车内环境。为了实现所需要的出风温度，利用冷风侧温度(蒸蒸发器出口温度传感器发器出口温度传感器)及暖风侧温度及暖风侧温度(加热器水温传感器加热器水温传感器)来控制空气来控制空气混合的比例。混合的比例。下一页返回上一页本讲稿第二十九页，共七十三页2.8 温度传感器的实际应用温度传感器的实际应用2.8.9热敏铁氧体式热敏开关之二热敏铁氧体式热敏开关之二 这种传感器的工作原理与这种传感器的工作原理与2.8.7节介绍的热敏开关的工作原理与构成节介绍的热敏开关的工作原理与构成相同，但其结构有所不同。在汽车上，可以利用这种传感器控制散热器相同，但其结构有所不同。在汽车上，可以利用这种传感器控制散热器的冷却风扇。当检测出冷却水温度较低时，则使舌簧开关闭合，冷却风的冷却风扇。当检测出冷却水温度较低时，则使舌簧开关闭合，冷却风扇继电器断开，冷却风扇不旋转。此外，也有用这种传感器来控制发动扇继电器断开，冷却风扇不旋转。此外，也有用这种传感器来控制发动机油压指示灯的。热敏铁氧体式热敏开关的结构如机油压指示灯的。热敏铁氧体式热敏开关的结构如图图2一一25所示。所示。下一页返回上一页本讲稿第三十页，共七十三页2.8 温度传感器的实际应用温度传感器的实际应用2.8.10双金属片型热敏开关双金属片型热敏开关 这种传感器也是用于检测发动机冷却水温、通断电信号，由此控这种传感器也是用于检测发动机冷却水温、通断电信号，由此控制散热器冷却风扇工作状态的。制散热器冷却风扇工作状态的。双金属片是由热膨胀系数不同的两枚金属片粘合而成的部件。温度变化时，双金属片是由热膨胀系数不同的两枚金属片粘合而成的部件。温度变化时，两枚金属片的热膨胀程度不同，结果会向热膨胀程度小的一侧弯曲，利用这两枚金属片的热膨胀程度不同，结果会向热膨胀程度小的一侧弯曲，利用这一原理实现控制作用。双金属片主要采用铁镍合金与青铜制成。本节所说的一原理实现控制作用。双金属片主要采用铁镍合金与青铜制成。本节所说的热敏开关，选用了圆盘形金属片，以便快速断开电信号。双金属片式热敏开热敏开关，选用了圆盘形金属片，以便快速断开电信号。双金属片式热敏开关的结构如图关的结构如图2一一26所示。采用双金属片式热敏开关的散热器冷却系所示。采用双金属片式热敏开关的散热器冷却系统的工作原理与上节讲过的采用铁氧体式热敏开关的散热器冷却系统的工作原理与上节讲过的采用铁氧体式热敏开关的散热器冷却系统相同。双金属片式热敏开关的工作方式分常闭型和常开型两种。统相同。双金属片式热敏开关的工作方式分常闭型和常开型两种。这种热敏开关也可用于控制油温报警灯。这种热敏开关也可用于控制油温报警灯。下一页返回上一页本讲稿第三十一页，共七十三页2.8 温度传感器的实际应用温度传感器的实际应用2.8.11气体温度传感器气体温度传感器 还有少部分小客车用发动机采用了化油器供油方式，其进气控制可还有少部分小客车用发动机采用了化油器供油方式，其进气控制可以采用气体温度传感器这种传感器的结构如以采用气体温度传感器这种传感器的结构如图图2一一27所示。发动机所示。发动机的进气温度调节装置的进气温度调节装置(HAI系统系统)采用双金属片式气体温度传感器后，采用双金属片式气体温度传感器后，就可测出进气温度的变化，再通过真空膜片调节冷空气和温暖空气的比就可测出进气温度的变化，再通过真空膜片调节冷空气和温暖空气的比例。例。下一页返回上一页本讲稿第三十二页，共七十三页2.8 温度传感器的实际应用温度传感器的实际应用2.8.12气体温度传感器气体温度传感器(ITC阀阀)这也是在化油器规格车上使用的传感器，它可以用作低温时发动机进气温度这也是在化油器规格车上使用的传感器，它可以用作低温时发动机进气温度调节装置用传感器调节装置用传感器(HAI传感器传感器)及高温时怠速补偿用传感器及高温时怠速补偿用传感器(HIC传传感器感器)。传感器利用石蜡作检测元件，当温度升高时，石蜡膨胀，推动活塞传感器利用石蜡作检测元件，当温度升高时，石蜡膨胀，推动活塞运动，再设定温度打开及关闭阀门，此外，在温度升高时，改变节运动，再设定温度打开及关闭阀门，此外，在温度升高时，改变节流孔的截面积。流孔的截面积。气体温度传感器气体温度传感器(ITC阀阀)的结构如的结构如图图2一一28所示。这种传感器也有所示。这种传感器也有执行器的作用。执行器的作用。返回上一页本讲稿第三十三页，共七十三页2.9 温度传感器在发动机排气上的应温度传感器在发动机排气上的应用用2.9.1催化剂用温度传感器催化剂用温度传感器 催化剂用温度传感器又称为排气温度传感器，属于高温型温度传催化剂用温度传感器又称为排气温度传感器，属于高温型温度传感器，它作为一项较大的科研项目是从感器，它作为一项较大的科研项目是从20世纪世纪70年代开始研究、年代开始研究、开发的。因为对装用催化剂变换器的车辆规定了必须要配有高温报开发的。因为对装用催化剂变换器的车辆规定了必须要配有高温报警系统，因此就需要高温型温度传感器。这种传感器的工作环境非警系统，因此就需要高温型温度传感器。这种传感器的工作环境非常恶劣，它属于保证安全、防止公害为目的的传感器，对其可靠性常恶劣，它属于保证安全、防止公害为目的的传感器，对其可靠性的要求非常高。的要求非常高。下一页返回本讲稿第三十四页，共七十三页2.9 温度传感器在发动机排气上的应温度传感器在发动机排气上的应用用 催化剂用温度传感器安装在催化剂变换器的后面。催化剂用温度传感器不仅催化剂用温度传感器安装在催化剂变换器的后面。催化剂用温度传感器不仅总是处于高温、具有腐蚀性的排放气体中，而且还要反复承受从低温区怠速总是处于高温、具有腐蚀性的排放气体中，而且还要反复承受从低温区怠速启动至满负荷高速条件下的温度急剧变化，承受发动机与车身的振动启动至满负荷高速条件下的温度急剧变化，承受发动机与车身的振动;还要还要具有防水性具有防水性;对路面的飞石要有对策等。设计传感器，就是要开发出从结构对路面的飞石要有对策等。设计传感器，就是要开发出从结构上满足上述要求，具有足够可靠性，并与之配合上满足上述要求，具有足够可靠性，并与之配合的检测元件，能够恰当的检测元件，能够恰当组合的产品。组合的产品。下一页返回上一页本讲稿第三十五页，共七十三页2.9 温度传感器在发动机排气上的应温度传感器在发动机排气上的应用用 (1)催化剂温度传感器的种类及使用。这种传感器的作用是催化剂温度传感器的种类及使用。这种传感器的作用是:在催化在催化剂变换器异常发热时，能够快速地发出报警信号，以便保护催化剂变换剂变换器异常发热时，能够快速地发出报警信号，以便保护催化剂变换器并防止高温引发故障。从可靠性与成本两方面平衡考虑，目前实现大器并防止高温引发故障。从可靠性与成本两方面平衡考虑，目前实现大批量生产的有热敏电阻型、热电偶型、熔断器型三种，直至现在还是按批量生产的有热敏电阻型、热电偶型、熔断器型三种，直至现在还是按使用目的分别选用。使用目的分别选用。下一页返回上一页本讲稿第三十六页，共七十三页2.9 温度传感器在发动机排气上的应温度传感器在发动机排气上的应用用 (2)排气温度传感器的结构。已大批量生产的热敏电阻型、热电偶型、熔排气温度传感器的结构。已大批量生产的热敏电阻型、热电偶型、熔断器型温度传感器的结构如断器型温度传感器的结构如图图2一一29所示。不论哪一种传感器，都是所示。不论哪一种传感器，都是把测温元件置于不锈钢套内部的顶端处，其周围用耐高温的无机氧把测温元件置于不锈钢套内部的顶端处，其周围用耐高温的无机氧化物粉末保护起来，再用玻璃将传感器的本体加以密封，利用耐高化物粉末保护起来，再用玻璃将传感器的本体加以密封，利用耐高温的引出线输出信号。温的引出线输出信号。下一页返回上一页本讲稿第三十七页，共七十三页2.9 温度传感器在发动机排气上的应温度传感器在发动机排气上的应用用 (3)排气温度传感器的规格与可靠性评价试验的例子。典型的耐