温传感器原理.pptx

温度：反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物理和化学过程相联系。温度标志着物质内部大温度标志着物质内部大量分子无规则运动的剧量分子无规则运动的剧烈程度。温度越高，表烈程度。温度越高，表示物体内部分子热运动示物体内部分子热运动越剧烈。越剧烈。一.知识普及第1页/共20页接触式测温 温度敏感元件与被测对象接触，经过换热后两者温度相等。(1)膨胀式温度计 (2)热电阻温度计 (3)热电偶温度计 (4)其他原理的温度计优点：直观、可靠，测量仪表也比较简单非接触测温 温度敏感元件不与被测对象接触，而是通过辐射能量进行热交换，由辐射能的大小来推算被测物体的温度。(1)辐射式温度计（红外）(2)光纤式温度计优点：不与被测物体接触，不破坏原有的温度场。精度一般不高。测量温度的方法测量温度的方法第2页/共20页 玻璃管温度计双金属温度计第3页/共20页第4页/共20页1.热电效应 将两种不同材料的导体A和B串接成一个闭合回路，当两个接点温度不同时，在回路中就会产生热电势，形成电流，此现象称为热电效应。二.热电偶传感器第5页/共20页 2.热电偶测温基本定律1)均质导体定律2)中间导体定律3)参考电极定律4)中间温度定律ABTT0k玻耳兹曼常数，e电子电荷量，T接触处的温度，NA，NB分别为导体A和B的自由电子密度。第6页/共20页3.热电偶的材料热电偶的材料 根据金属的热电效应原理，任意两种不同材料的导体都根据金属的热电效应原理，任意两种不同材料的导体都可以作为热电极组成热电偶。可以作为热电极组成热电偶。在实际应用中，用作热电极的材料应具备如下几方面的条件：(1)温度测量范围广(2)性能稳定(3)物理化学性能好第7页/共20页(1)按照电动势与温度的关系可分为标准化(常用)热电偶和非标准化热电偶。（铂铑30-铂铑6热电偶，镍铬-镍铝或镍铬-镍硅热电偶，铜-康铜热电偶等）(2)按热电偶的材质可分为金属热电偶、半导体热电偶和非金属热电偶三类。(3)按适用的测温范围可分为高温热电偶和低温热电偶两类。4.热电偶的材料热电偶的材料第8页/共20页5.5.热电偶的结构热电偶的结构1）普通工业装配式热电偶的结构 热电偶通常由热电极、绝缘管、保护套管和接线盒等几个主要部分组成。2）铠装热电偶的结构 铠装热电偶具有能弯曲、耐高压、热响应时间快和坚固耐用等许多优点，它和工业用装配式热电偶一样，作为测量温度的变送器，通常和显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用，同时亦可作为装配式热电偶的感温元件。第9页/共20页6.型号表示第10页/共20页三.热电阻传感器 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。热电阻分类热电阻分类热电阻工作原理热电阻工作原理热电阻常用材料热电阻常用材料第11页/共20页分类：按材料分热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，前者简称热电阻，后者简称热敏电阻。按结构分普通型热电阻、锴装热电阻、薄膜热电阻按用途分工业用热电阻、精密标准电阻工作原理：温度升高，金属内部原子晶格的振动加剧，从而使金属内部的自由电子通过金属导体时的阻碍增大，宏观上表现出电阻率变大，电阻值增加，我们称其为正温度系数，即电阻值与温度的变化趋势相同。常用材料：铂、铜、镍、铟、锰、碳等。第12页/共20页第13页/共20页四四.半导体热敏电阻半导体热敏电阻 利利用用半半导导体体的的电电阻阻值值随随温温度度显显著著变变化化的的特特性性制制成成由由金金属属氧氧化物和化合物按不同的配方比例烧结化物和化合物按不同的配方比例烧结优优 点：点：(1)(1)热敏电阻的温度系数比金属大（热敏电阻的温度系数比金属大（4 49 9倍）倍）(2)(2)电电阻阻率率大大，体体积积小小，热热惯惯性性小小，适适于于测测量量点点温温、表表面面温温度度及及快快速变化的温度。速变化的温度。(3)(3)结构简单、机械性能好。结构简单、机械性能好。缺点缺点：线性度较差，复现性和互换性较差。：线性度较差，复现性和互换性较差。第14页/共20页正温度系数(PTC)负温度系数(NTC)临界温度系数(CTR)热敏电阻典型特性热敏电阻典型特性 第15页/共20页PTCPTC热敏电阻热敏电阻正温度系数正温度系数 钛酸钡掺合稀土元素烧结而成钛酸钡掺合稀土元素烧结而成用用途途：彩彩电电消消磁磁，各各种种电电器器设设备备的的过过热热保保护护，发发热热源源的的定定温温控控制制，限限流流元件。元件。CTRCTR热敏电阻热敏电阻负温度系数负温度系数以三氧化二钒与钡、硅等氧化物，在磷、硅氧化物的弱还原气氛中混以三氧化二钒与钡、硅等氧化物，在磷、硅氧化物的弱还原气氛中混合烧结而成合烧结而成用途：温度开关。用途：温度开关。NTCNTC热敏电阻热敏电阻很高的负电阻温度系数很高的负电阻温度系数 主要由主要由MnMn、CoCo、NiNi、FeFe、CuCu等过渡金属氧化物混合烧结而成等过渡金属氧化物混合烧结而成应用：点温、表面温度、温差、温场等测量自动控制及电子线路的热补应用：点温、表面温度、温差、温场等测量自动控制及电子线路的热补偿线路偿线路第16页/共20页热敏电阻的主要参数热敏电阻的主要参数 标称电阻值RH 在环境温度为250.2时测得的电阻值，又称冷电阻。其大小取决于热敏电阻的材料和几何尺寸。耗散系数H 指热敏电阻的温度与周围介质的温度相差1时热敏电阻所耗散的功率，单位为mW/；热容量C 热敏电阻的温度变化1所需吸收或释放的热量，单位为J；能量灵敏度G（W）使热敏电阻的阻值变化1所需耗散的功率；时间常数 温度为T0的热敏电阻突然置于温度为T 的介质中，热敏电阻的温度增量T=0.63(TT0)时所需的时间；额定功率PE 在标准压力（750mmHg）和规定的最高环境温度下，热敏电阻长期连续使用所允许的耗散功率，单位为W。在实际使用时，热敏电阻所消耗的功率不得超过额定功率。第17页/共20页MTE2树脂型热敏电阻 MTG2玻封型热敏电阻 MTF薄膜型热敏电阻 集成型的温度传感器大都是由热敏电阻作为感温稳元件构成的。第18页/共20页谢谢Thank you第19页/共20页感谢您的观看！第20页/共20页