测控传感器温侧量学习教案.pptx
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1、会计学1测控测控(c kn)传感器温侧量传感器温侧量第一页,共45页。温度是诸多物理现象中具有代表性的物理量,是现代生活中不可缺温度是诸多物理现象中具有代表性的物理量,是现代生活中不可缺少的信息内容,更是科学实验与工业过程控制中检测的重要参数。少的信息内容,更是科学实验与工业过程控制中检测的重要参数。许多生产过程和日常生活都是在一定温度范围内进行的,需要温度许多生产过程和日常生活都是在一定温度范围内进行的,需要温度参数和温度控制。如家用电器有:电饭煲、电冰箱、空调、微波炉这些参数和温度控制。如家用电器有:电饭煲、电冰箱、空调、微波炉这些家用电器中都少不了温度传感器。家用电器中都少不了温度传感器
2、。随着测温技术的发展,测温范围和精度都有很大的提高,新型温度传随着测温技术的发展,测温范围和精度都有很大的提高,新型温度传感器不断出现,如光纤、微波、超声波、核磁共振感器不断出现,如光纤、微波、超声波、核磁共振(h c n(h c n zhn)zhn)(NQRNQR)等都获得广泛应用。)等都获得广泛应用。测温系统主要由两部分组成:传感器及转换显示。测温系统主要由两部分组成:传感器及转换显示。现场现场 控制室控制室感温元件转换显示E E E Et t t tR Rt tT第1页/共45页第二页,共45页。温度温度(wnd)与温与温 标标p 温度温度(wnd)(Temperature)是表示物体冷
3、热程度的物)是表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。摄氏温标摄氏温标(sh sh wn bio)华氏温标华氏温标国际温标国际温标 p 用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点(零点)和测量温度的基本单了温度的读数起点(零点)和测量温度的基本单位。位。p 国际上用得较多的温标有华氏温标国际上用得较多的温标有华氏温标(F)、摄氏温标、摄氏温标(C)、热力学温标)、热力学温标(K)和国际实用温标。和国际实用温标。p 从分子运动论观点看,温度是物体分子平均平动动能从分子运动论观
4、点看,温度是物体分子平均平动动能的标志的标志,是大量分子热运动的集体表现,含有统计是大量分子热运动的集体表现,含有统计意义。意义。第2页/共45页第三页,共45页。物物理理现现象象体积热膨胀体积热膨胀电阻变化电阻变化温差电现象温差电现象导磁率变化导磁率变化电容变化电容变化压电效应压电效应超声波传播速度变超声波传播速度变化化物质物质 颜色颜色PN结电动势结电动势晶体管特性变化晶体管特性变化可控硅动作特性变可控硅动作特性变化化热、光辐射热、光辐射种种类类热电偶热电偶BaSrTiO3陶瓷陶瓷石英晶体振动器石英晶体振动器超声波温度计超声波温度计示温涂料示温涂料 液晶液晶半导体二极管半导体二极管晶体管半
5、导体集成电路温度传感晶体管半导体集成电路温度传感器器可控硅可控硅辐射温度传感器辐射温度传感器 光学高温计光学高温计1.气体温度计气体温度计 2.玻璃制水银温度计玻璃制水银温度计3.玻璃制有机液体温度计玻璃制有机液体温度计 4.双金属温度计双金属温度计5.液体压力温度计液体压力温度计 6.气体压力温度计气体压力温度计1.热铁氧体热铁氧体 2.Fe-Ni-Cu合金合金铂测温电阻、热敏电阻铂测温电阻、热敏电阻第3页/共45页第四页,共45页。u 本章将介绍一些测量温度和温度变化的装置,测量温本章将介绍一些测量温度和温度变化的装置,测量温度的装置称为度的装置称为(chn wi)温度计,被用于高温场合下
6、测温度计,被用于高温场合下测量温度的装置称为量温度的装置称为(chn wi)高温计。高温计。u 温度计的类型很多,它们主要是利用以下原理进行温温度计的类型很多,它们主要是利用以下原理进行温度测量的:度测量的:u 液体受热膨胀原理;液体受热膨胀原理;u 金属受热膨胀原理;金属受热膨胀原理;u 电阻随温度变化原理;电阻随温度变化原理;u 热电动势随温度变化原理;热电动势随温度变化原理;u 物质的热辐射原理。物质的热辐射原理。第4页/共45页第五页,共45页。6.1 液体液体(yt)膨胀温度计膨胀温度计n 液体膨胀温度计的工作液体膨胀温度计的工作(gngzu)原理原理是:当温度变化时,某种液体的体积
7、变是:当温度变化时,某种液体的体积变化较大,而相比之下,某种固体的体积化较大,而相比之下,某种固体的体积变化量却相对很小,液体的膨胀量可以变化量却相对很小,液体的膨胀量可以以温度变化的形式标定。以温度变化的形式标定。n液体玻璃管温度计清楚地说明了这个原液体玻璃管温度计清楚地说明了这个原理,在升高相同温度时,玻璃的膨胀量理,在升高相同温度时,玻璃的膨胀量相对于大多数液体的膨胀量来说是非常相对于大多数液体的膨胀量来说是非常小的。小的。第5页/共45页第六页,共45页。6.1.1 液体液体(yt)玻璃管温度计玻璃管温度计p 图示是一种典型的液体玻璃管温度计。图示是一种典型的液体玻璃管温度计。p 是一
8、个中间是毛细管、两端封闭的玻璃管。中间是一个中间是毛细管、两端封闭的玻璃管。中间内腔是一个装有某种液体的圆柱形毛细管,在毛细内腔是一个装有某种液体的圆柱形毛细管,在毛细管的下端有一个储液腔,称作感温泡。管的下端有一个储液腔,称作感温泡。p 毛细管一直通到顶部以提供一个液体的膨胀毛细管一直通到顶部以提供一个液体的膨胀(png zhng)空间。空间。p 当温度计受热时,液体膨胀当温度计受热时,液体膨胀(png zhng),液柱,液柱升高,液体的上部是真空或一种气体,当液体膨胀升高,液体的上部是真空或一种气体,当液体膨胀(png zhng)时将受压石刻度标定在柱状管的表面,时将受压石刻度标定在柱状管
9、的表面,毛细管内液体的高度与所侧温度成正比。毛细管内液体的高度与所侧温度成正比。第6页/共45页第七页,共45页。u 液体玻璃管温度计中常用液体玻璃管温度计中常用(chn yn)的液体有水银、的液体有水银、酒精或合成油等。酒精或合成油等。u 还有一些其他的液体,适合还有一些其他的液体,适合于更特殊的条件,如由于水银于更特殊的条件,如由于水银有毒,从安全性出发,在一些有毒,从安全性出发,在一些易破损的情况下不使用水银易破损的情况下不使用水银(万一破裂时伤害人体万一破裂时伤害人体)。u 温度计中液体温度计中液体(yt)的选择取决于所测温度的范围,在测量范围内,的选择取决于所测温度的范围,在测量范围
10、内,要求其保证不结冰、不气化,而且体积的变化应该与温度的变化成线性关要求其保证不结冰、不气化,而且体积的变化应该与温度的变化成线性关系。系。u水银玻璃管温度计的测温范围大约是水银玻璃管温度计的测温范围大约是323783K(-50510 ),而酒),而酒精玻璃管温度计大约是精玻璃管温度计大约是193343K(-80+70)。第7页/共45页第八页,共45页。p 液体玻璃管温度计主要用于在医学上测量人或动物液体玻璃管温度计主要用于在医学上测量人或动物的体温,一个常见的应用是在家庭和气象方面测量气的体温,一个常见的应用是在家庭和气象方面测量气温。温。p 高精度的水银温度计被用作标准(高精度的水银温度
11、计被用作标准(1、2等)温度计。等)温度计。p 液体玻璃管温度计价格低廉,使用方便,工作可靠,液体玻璃管温度计价格低廉,使用方便,工作可靠,但易破碎,需要小心操作,应放置在不易被其他物体但易破碎,需要小心操作,应放置在不易被其他物体碰撞及免受振动的地方。碰撞及免受振动的地方。p 它对快速它对快速(kui s)的温度变化反应迟钝,只能用于的温度变化反应迟钝,只能用于近距离读数,准确性在很大程度上依赖于读数者的经近距离读数,准确性在很大程度上依赖于读数者的经验,且不适合于表面温度的测量,验,且不适合于表面温度的测量,p 在工业上的应用很有限在工业上的应用很有限(有时也有应用,比如侧量有时也有应用,
12、比如侧量管线温度管线温度)。第8页/共45页第九页,共45页。液体液体(yt)金属管温度计金属管温度计u 液体金属管温度计与液体玻璃管温度计的工作原理液体金属管温度计与液体玻璃管温度计的工作原理相同,即液体的膨胀可以用温度的单位相同,即液体的膨胀可以用温度的单位(dnwi)来标来标定。定。u 图示是一个典型的液体金属管温度计。它有一个金图示是一个典型的液体金属管温度计。它有一个金属感温泡属感温泡(不锈钢不锈钢),里面是液体,常用水银或酒精。,里面是液体,常用水银或酒精。感温泡有时工作在压力作用下。感温泡有时工作在压力作用下。第9页/共45页第十页,共45页。u金属感温泡与毛细管相连,与液体玻璃
13、管温度计不同的金属感温泡与毛细管相连,与液体玻璃管温度计不同的是,温度值不是通过毛细管里的液柱升高来读取,而是用是,温度值不是通过毛细管里的液柱升高来读取,而是用柔性管连接到波登压力表上读取,并以温度的形式反映出柔性管连接到波登压力表上读取,并以温度的形式反映出来。来。u当温度升高时其内部的液体膨胀,波登管随之会轻微地当温度升高时其内部的液体膨胀,波登管随之会轻微地变直,齿轮和联动装置将放大此形变量并传给指针变直,齿轮和联动装置将放大此形变量并传给指针(zhzhn),这个指针,这个指针(zhzhn)能够在刻度盘上转动,直能够在刻度盘上转动,直接指示出温度值。接指示出温度值。u 液体金属管温度液
14、体金属管温度(wnd)计的主要优点是比液体玻璃管计的主要优点是比液体玻璃管温度温度(wnd)计结实,适合于较远距离测量计结实,适合于较远距离测量(可达到约可达到约35m),但波登管或柔性毛细管的温度,但波登管或柔性毛细管的温度(wnd)变化易产生变化易产生误差,而且比液体玻璃管温度误差,而且比液体玻璃管温度(wnd)计的价格更高。计的价格更高。u 液体金属管温度计的主要应用是在化工厂、车辆工程液体金属管温度计的主要应用是在化工厂、车辆工程以及某种金属熔液以及某种金属熔液(熔化熔化(rnghu)状态状态)的温度测量。的温度测量。第10页/共45页第十一页,共45页。6.2 金属金属(jnsh)膨
15、胀及双金属膨胀及双金属(jnsh)片温度计片温度计n 双金属片温度计是常见的利用金属膨胀原理测量温度的双金属片温度计是常见的利用金属膨胀原理测量温度的传感器。传感器。n 双金属片由两个长度相同但材料不同的金属片通过铆接、双金属片由两个长度相同但材料不同的金属片通过铆接、焊接、或粘接固定焊接、或粘接固定(gdng)在一起组成,两个金属片的膨在一起组成,两个金属片的膨胀系数不同。膨胀系数较小的铁镍合金片和另一个膨胀胀系数不同。膨胀系数较小的铁镍合金片和另一个膨胀系数较高的金属系数较高的金属(如黄铜如黄铜)片组成。片组成。n 双金属片传感器双金属片传感器用于自动调温器和用于自动调温器和双金属测温计中
16、,双金属测温计中,也应用也应用(yngyng)于机电元件。于机电元件。第11页/共45页第十二页,共45页。双金属自动双金属自动(zdng)调温器调温器(温控器温控器)u 双金属片可以被固定在电路中,双金属片可以被固定在电路中,以便当其受热弯曲,或冷却变直以便当其受热弯曲,或冷却变直时它能够接通或断开电路中的触时它能够接通或断开电路中的触点,以控制电路的闭合点,以控制电路的闭合(b h)或断开。或断开。u温控器就是利用这种原理控制温控器就是利用这种原理控制加热装置的。加热装置的。u除了家用温控器外,其他温控开关除了家用温控器外,其他温控开关的典型应用的典型应用(yngyng)还有电熨斗、还有电
17、熨斗、浸入式热水器、鱼缸、烤箱和电炉。浸入式热水器、鱼缸、烤箱和电炉。第12页/共45页第十三页,共45页。双金属片温度计双金属片温度计u 工业用双金属温度计主要的元件是一个工业用双金属温度计主要的元件是一个用两种或多种金属片叠压在一起组成的多层用两种或多种金属片叠压在一起组成的多层金属片。金属片。u 能自动连续记录气温变化的仪器能自动连续记录气温变化的仪器(yq),为提高测温灵敏度,通常将双金属温度计,为提高测温灵敏度,通常将双金属温度计金属片双金属温度计制成螺旋卷形状。金属片双金属温度计制成螺旋卷形状。u 当多层金属片的温度改变时,各层金属当多层金属片的温度改变时,各层金属膨胀或收缩量不等
18、,使得螺旋卷卷起或松开。膨胀或收缩量不等,使得螺旋卷卷起或松开。u 螺旋卷的一端固定而另一端和一可以自螺旋卷的一端固定而另一端和一可以自由转动的指针相连,两种金属在温度变化时由转动的指针相连,两种金属在温度变化时体积变化量不一样,因此会发生弯曲。体积变化量不一样,因此会发生弯曲。u 将其一端固定,另一端随温度变化而发将其一端固定,另一端随温度变化而发生位移,位移量与气温接近线性关系。生位移,位移量与气温接近线性关系。第13页/共45页第十四页,共45页。n 双金属片温度计用于侧量烤箱、热水管道、蒸汽室的温度测量双金属片温度计用于侧量烤箱、热水管道、蒸汽室的温度测量(cling)。它紧凑而结实,
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