检测与转换温度传感器优秀PPT.ppt

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1、检测与转换温度传感器课件检测与转换温度传感器课件你现在浏览的是第一页，共64页2 2了解温度传感器的作用、地位和分类了解温度传感器的作用、地位和分类理解热电效应定义，掌握热电偶三定律及相关计算，理解热电效应定义，掌握热电偶三定律及相关计算，热电偶冷端补偿原因及补偿方法热电偶冷端补偿原因及补偿方法掌握热敏电阻不同类型的特点、特性曲线及应用场合掌握热敏电阻不同类型的特点、特性曲线及应用场合掌握电流型、电压型、数字型三种集成温度传感器特点、掌握电流型、电压型、数字型三种集成温度传感器特点、工作原理和使用方法工作原理和使用方法了解其他温度传感器工作原理了解其他温度传感器工作原理学习要点学习要点你现在浏

2、览的是第二页，共64页3 3第一节 概 论 温温度度传传感感器器是是实实现现温温度度检检测测和和控控制制的的重重要要器器件件。在在种种类类繁繁多多的的传传感感器器中中，温温度度传传感感器器是是应应用用最最广广泛泛、发发展展最最快快的的传传感器之一。感器之一。l温度是与人类生活息息相关的物理量。温度是与人类生活息息相关的物理量。l温度检测始于温度检测始于2000多年前。多年前。l工业、农业、商业、科研、国防、医学及环保等部门都与工业、农业、商业、科研、国防、医学及环保等部门都与温度有着密切的关系。温度有着密切的关系。l工业生产自动化流程，温度测量点要占全部测量点的一半左工业生产自动化流程，温度测

3、量点要占全部测量点的一半左右。右。温度是反映物体冷热状态的物理参数。温度是反映物体冷热状态的物理参数。因此，人类离不开温度，当然也离不开温度传感器。因此，人类离不开温度，当然也离不开温度传感器。你现在浏览的是第三页，共64页4 4 一、温度的基本概念一、温度的基本概念温度：衡量物体冷热程度的物理量。温度的高低反温度：衡量物体冷热程度的物理量。温度的高低反映了物体内部分子运动平均动能的大小。映了物体内部分子运动平均动能的大小。温标：表示温度大小的尺度是温度的标尺。温标：表示温度大小的尺度是温度的标尺。u热力学温标热力学温标thermodynamictemperaturescaleu国际实用温标国

4、际实用温标Internationalpracticaltemperaturescaleu摄氏温标摄氏温标Celsiustemperaturescaleu华氏温标华氏温标Fahrenheittemperaturescale你现在浏览的是第四页，共64页5 5 二、温度传感器的特点与分类二、温度传感器的特点与分类u随物体的热膨胀相对变化而引起的体积变化随物体的热膨胀相对变化而引起的体积变化u蒸气压的温度变化蒸气压的温度变化u电极的温度变化电极的温度变化u热电偶产生的电动势热电偶产生的电动势u光电效应光电效应u热电效应热电效应u介电常数、导磁率的温度变化介电常数、导磁率的温度变化u物质的变色、融解物

5、质的变色、融解u强性振动温度变化强性振动温度变化u热放射热放射u热噪声热噪声1 1 温度传感器的物理原理温度传感器的物理原理(11)(11)你现在浏览的是第五页，共64页6 6特性与温度之间的关系要适中，并容易检特性与温度之间的关系要适中，并容易检 测和处测和处理，且随温度呈线性变化理，且随温度呈线性变化除温度以外，特性对其它物理量的灵敏度要低除温度以外，特性对其它物理量的灵敏度要低特性随时间变化要小特性随时间变化要小重复性好，没有滞后和老化重复性好，没有滞后和老化灵敏度高，坚固耐用，体积小，对检测对象的影灵敏度高，坚固耐用，体积小，对检测对象的影响要小响要小机械性能好，耐化学腐蚀，耐热性能好

6、机械性能好，耐化学腐蚀，耐热性能好能大批量生产，价格便宜能大批量生产，价格便宜无危险性，无公害等无危险性，无公害等2.2.温度传感器应满足的条件温度传感器应满足的条件你现在浏览的是第六页，共64页7 73.3.温度传感器的种类及特点温度传感器的种类及特点l接触式温度传感器l 非接触式温度传感器接触式温度传感器是将测温敏感元件直接与被测介质接触，接触式温度传感器是将测温敏感元件直接与被测介质接触，使被测介质与测温敏感元件进行充分热交换，当两者具有使被测介质与测温敏感元件进行充分热交换，当两者具有相同温度时，达到测量的目的。这种传感器的测量精度较相同温度时，达到测量的目的。这种传感器的测量精度较高

7、，但由于被测介质的热量传递给传感器，从而降低了被高，但由于被测介质的热量传递给传感器，从而降低了被测介质的温度，特别是被测介质热容量较小时，会给测量测介质的温度，特别是被测介质热容量较小时，会给测量带来误差。带来误差。非接触式温度传感器主要是利用被测物体热辐射而发出红非接触式温度传感器主要是利用被测物体热辐射而发出红外线，从而测量物体的温度，可进行遥测。其制造成本较外线，从而测量物体的温度，可进行遥测。其制造成本较高，测量精度却较低。优点是：不从被测物体上吸收热量；高，测量精度却较低。优点是：不从被测物体上吸收热量；不会干扰被测对象的温度场；连续测量不会产生消耗；反不会干扰被测对象的温度场；连

8、续测量不会产生消耗；反应快等。应快等。你现在浏览的是第七页，共64页8 8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化超声波传播速度变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化可控硅动作特性变化热、光辐射热、光辐射种种类类铂测温电阻、热敏电阻铂测温电阻、热敏电阻热电偶热电偶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导体集成电路温度传感器晶体管半导体集成电路温度传感器可

9、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2Fe-Ni-Cu合金合金你现在浏览的是第八页，共64页9 9热电偶、测温电阻器、热敏电阻、感温铁氧体、石英晶体振热电偶、测温电阻器、热敏电阻、感温铁氧体、石英晶体振动器、双金属温度计、压力式温度计、玻璃制温度计、辐射动器、双金属温度计、压力式温度计、玻璃制温度计、辐射传感器、晶体管、二极管、半导体集成电路传感器、可控硅传感器

10、、晶体管、二极管、半导体集成电路传感器、可控硅分分类类特特征征传传感感器器名名称称超高温用传超高温用传感器感器1500以上以上光学高温计、辐射传感器光学高温计、辐射传感器高温用高温用传感器传感器10001500光学高温计、辐射传感器、光学高温计、辐射传感器、热电偶热电偶中高温用中高温用传感器传感器5001000光学高温计、辐射传感器、光学高温计、辐射传感器、热电偶热电偶中温用中温用传感器传感器0500低温用低温用传感器传感器-2500极低温用传极低温用传感器感器-270-250BaSrTiO3陶瓷陶瓷晶体管、热敏电阻、晶体管、热敏电阻、压力式玻璃温度计压力式玻璃温度计见表下内容见表下内容测测温

11、温范范围围温度传感器分类(1)你现在浏览的是第九页，共64页1010温差热电偶（简称热电偶）是目前温度测量中使用最温差热电偶（简称热电偶）是目前温度测量中使用最普遍的传感元件之一。普遍的传感元件之一。特点：特点：结构简单，测量范围宽、准确度高、热惯性小，结构简单，测量范围宽、准确度高、热惯性小，输出信号为电信号输出信号为电信号便于远传或信号转换，还能用来测量便于远传或信号转换，还能用来测量流流体的温度体的温度、测量、测量固体以及固体壁面的温度固体以及固体壁面的温度。微型热电。微型热电偶还可用于偶还可用于快速及动态温度快速及动态温度的测量。的测量。第二节第二节 热电偶温度传感器热电偶温度传感器热

12、电偶的工作原理热电偶的工作原理热电偶回路的性质热电偶回路的性质热电偶的常用材料与结构热电偶的常用材料与结构冷端处理及补偿冷端处理及补偿你现在浏览的是第十页，共64页1111两两种种不不同同的的导导体体或或半半导导体体A A和和B B组组合合成成闭闭合合回回路路，若若导导体体A A和和B B的的连连接接处处温温度度不不同同（设设T TT T0 0），则则在在此此闭闭合合回回路路中中就就有有电电流流产产生生，也也就就是是说说回回路路中中有有电电动动势势存存在在，这这种种现现象象叫叫做做热热电电效效应应。这这种种现现象象早早在在18211821年年首首先先由由西西拜拜克克（SeeSeebackbac

13、k）发发现现,所以又称西拜克效应。所以又称西拜克效应。热电偶原理图热电偶原理图TT0AB 一、工作原理一、工作原理回回路路中中所所产产生生的的电电动动势势，叫叫热热电电势势。热热电电势势thermo-electric force由由两两部部分分组组成成，即即温温差差电势和接触电势。电势和接触电势。热端热端冷端冷端你现在浏览的是第十一页，共64页12121.1.接触电势接触电势+ABTeAB(T)-eAB(T)导体导体A、B结点在温度结点在温度T 时形成的接触电动势；时形成的接触电动势；e单位电荷，单位电荷，e=1.610-19C；k波尔兹曼常数，波尔兹曼常数，k=1.3810-23J/K；NA

14、、NB 导体导体A、B在温度为在温度为T 时的电子密度。时的电子密度。接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关。接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关。接触电势接触电势原理图原理图你现在浏览的是第十二页，共64页1313AeA(T,To)ToTeA(T，T0)导体导体A两端温度为两端温度为T、T0时形成的温差电动势；时形成的温差电动势；T，T0高低端的绝对温度；高低端的绝对温度；A汤姆逊系数，表示导体汤姆逊系数，表示导体A两端的温度差为两端的温度差为1时所产生的温时所产生的温差电动势，例如在差电动势，例如在0时，铜的时，铜的=2V/。2.温差电势温差电势温差电势原理图温差电势原理

15、图你现在浏览的是第十三页，共64页1414由由导导体体材材料料A、B组组成成的的闭闭合合回回路路，其其接接点点温温度度分分别别为为T、T0,如如果果TT0，则则必必存存在在着着两两个个接接触触电电势势和和两两个个温温差差电电势，回路总电势：势，回路总电势：T0TeAB(T)eAB(T0)eA(T,T0)eB(T,T0)AB3.回路总电势回路总电势NAT、NAT0导体导体A在结点温度为在结点温度为T和和T0时的电子密度；时的电子密度；NBT、NBT0导体导体B在结点温度为在结点温度为T和和T0时的电子密度；时的电子密度；A、B导体导体A和和B的汤姆逊系数。的汤姆逊系数。你现在浏览的是第十四页，共

16、64页1515导导体体材材料料确确定定后后，热热电电势势的的大大小小只只与与热热电电偶偶两两端端的的温温度度有有关关。如如果果使使E EABAB(T T0 0)=)=常常数数，则则回回路路热热电电势势E EABAB(T T，T T0 0)就就只只与与温温度度T T有有关关，而而且且是是T T的的单单值值函函数数，这就是利用热电偶测温的原理。这就是利用热电偶测温的原理。只有当热电偶两端温度不同，热电偶的两导体材只有当热电偶两端温度不同，热电偶的两导体材料不同时才能有热电势产生。料不同时才能有热电势产生。热电偶回路热电势的大小只与组成热电偶的材料热电偶回路热电势的大小只与组成热电偶的材料及两端温度

17、有关；与热电偶的长度、粗细无关。及两端温度有关；与热电偶的长度、粗细无关。只有用不同性质的导体只有用不同性质的导体(或半导体或半导体)才能组合成热电偶；才能组合成热电偶；相同材料不会产生热电势，因为当相同材料不会产生热电势，因为当A、B两种导体是两种导体是同一种材料时，同一种材料时，ln(NA/NB)=0，也即，也即EAB(T，T0)=0。你现在浏览的是第十五页，共64页1616在在实实际际测测量量中中只只需需用用仪仪表表测测出出回回路路中中总总电电势势即即可可。由由于于温温差差电电势势与与接接触触电电势势相相比比较较，其其值值很很小小，因因此此，在在工工程程技术中认为热电势近似等于接触电势。

18、技术中认为热电势近似等于接触电势。在在工工程程应应用用中中，测测出出回回路路总总电电势势后后，用用查查热热电电偶偶分分度度表表的的方法确定被测温度。方法确定被测温度。由由一一种种均均质质导导体体组组成成的的闭闭合合回回路路，不不论论其其导导体体是是否否存存在在温温度度梯梯度度，回回路路中中没没有有电电流流(即即不不产产生生电电动动势势)；反反之之，如如果果有有电电流流流流动动，此此材材料料则则一一定定是是非非均均质质的的，即即热热电电偶偶必必须须采采用两种不同材料作为电极。用两种不同材料作为电极。二、热电偶回路的性质二、热电偶回路的性质1.1.均质导体定律均质导体定律你现在浏览的是第十六页，共

19、64页1717E总总=EAB（T）+EBC（T）+ECA（T）=0三种不同导体组成的热电偶回路TABCTT2.2.中间导体定律中间导体定律一个由几种不同导体材料连接成的闭合回路，只一个由几种不同导体材料连接成的闭合回路，只要它们彼此连接的接点温度相同，则此回路各接要它们彼此连接的接点温度相同，则此回路各接点产生的热电势的代数和为零。点产生的热电势的代数和为零。如图，由A、B、C三种材料组成的闭合回路，则你现在浏览的是第十七页，共64页1818两点结论：两点结论：l）将将第第三三种种材材料料C接接入入由由A、B组组成成的的热热电电偶偶回回路路，如如图图，则则图图a中中的的A、C接接点点2与与C、

20、A的的接接点点3，均均处处于于相相同温度同温度T0之中，此回路的总电势不变，即之中，此回路的总电势不变，即同同理理，图图b中中C、A接接点点2与与C、B的的接接点点3，同同处处于于温温度度T0之中，此回路的电势也为：之中，此回路的电势也为：T2T1AaBC23EABAT023ABEABT1T2 CT0EAB（T1,T2）=EAB（T1）-EAB（T2）(a)(b)T0T0EAB(T1,T2)=EAB(T1)-EAB（T2）第三种材料第三种材料接入热电偶接入热电偶回路图回路图你现在浏览的是第十八页，共64页1919ET0T0TET0T1T1T电位计接入热电偶回路根据上述原理，在热电偶回路中接入电

21、位计根据上述原理，在热电偶回路中接入电位计E，只，只要保证电位计与连接热电偶处的接点温度相等，不要保证电位计与连接热电偶处的接点温度相等，不会影响回路中原来的热电势，接入的方式见下图所会影响回路中原来的热电势，接入的方式见下图所示。示。你现在浏览的是第十九页，共64页2020EAB（T,T0）=EAC（T,T0）+ECB（T,T0）T0TEBA(T,T0)BAT0TEAC(T,T0)ACT0TECB(T,T0)CB2）如果任意两种导体材料的热电势是已知的，）如果任意两种导体材料的热电势是已知的，它们的冷端和热端的温度又分别相等，如图所示，它们的冷端和热端的温度又分别相等，如图所示，它们相互间热

22、电势的关系为：它们相互间热电势的关系为：你现在浏览的是第二十页，共64页21213.3.中间温度定律中间温度定律 如如果果不不同同的的两两种种导导体体材材料料组组成成热热电电偶偶回回路路,其其接接点点温温度度分分别别为为T1、T2(如如图图所所示示)时时,则则其其热热电电势势为为EAB(T1,T2)；当当接接点点温温度度为为T2、T3时时，其其热热电电势势为为EAB(T2,T3)；当当接接点点温温度度为为T1、T3时，其热电势为时，其热电势为EAB(T1,T3)，则，则BBA T2 T1 T3 AABEAB（T1,T3）=EAB（T1,T2）+EAB（T2,T3）你现在浏览的是第二十一页，共6

23、4页2222EAB（T1,T3）=EAB（T1,0）+EAB（0,T3）=EAB（T1,0）-EAB（T3,0）=EAB（T1）-EAB（T3）ABT1T2T2ABT0T0热电偶补偿导热电偶补偿导线接线图线接线图E对于冷端温度不是零度时，热电偶如何分度表的问题提对于冷端温度不是零度时，热电偶如何分度表的问题提供了依据。如当供了依据。如当T2=0时，则：时，则：只要只要T1、T0不变，接入不变，接入AB后不管接点温度后不管接点温度T2如何变化，都如何变化，都不影响总热电势。这便是引入补偿导线原理。不影响总热电势。这便是引入补偿导线原理。EAB=EAB(T1)EAB(T0)说明：当在原来热电偶回路

24、中分别引入与导体材料说明：当在原来热电偶回路中分别引入与导体材料A、B同样热电特性的材料同样热电特性的材料A、B(如图如图)即引入所谓补偿导线时，即引入所谓补偿导线时，当当EAA(T2)=EBB(T2)时，则回路总电动势为时，则回路总电动势为你现在浏览的是第二十二页，共64页2323例题例题解：根据中间导体定律结论公式，有解：根据中间导体定律结论公式，有解：根据中间导体定律结论公式，有解：根据中间导体定律结论公式，有E EAB（T,TT,T0 0）=EACAC（T,T0 0）+E+ECB（T,T0）依题意可知，依题意可知，EAC（T,T0）13.967mV13.967mV；ECB（T,T0）8

25、.345mV则则 EAB(T,T(T,T0 0)13.967mV8.345mV5.622 mV因此，在此特定条件下材料因此，在此特定条件下材料A与材料与材料B配对后的热电势为配对后的热电势为5.622 mV。已知在某特定条件下材料已知在某特定条件下材料已知在某特定条件下材料已知在某特定条件下材料A A与铂配对的热电动势为与铂配对的热电动势为与铂配对的热电动势为与铂配对的热电动势为13.967mV13.967mV，材料，材料，材料，材料B B与铂配对的热电动势为与铂配对的热电动势为与铂配对的热电动势为与铂配对的热电动势为8.345mV8.345mV，求出在此特定条件，求出在此特定条件，求出在此特

26、定条件，求出在此特定条件下材料下材料下材料下材料A A与材料与材料与材料与材料B B配对后的热电势。配对后的热电势。配对后的热电势。配对后的热电势。你现在浏览的是第二十三页，共64页2424热电偶材料应满足：热电偶材料应满足：l物理性能稳定，热电特性不随时间改变；物理性能稳定，热电特性不随时间改变；l化学性能稳定，以保证在不同介质中测量时不被腐蚀；化学性能稳定，以保证在不同介质中测量时不被腐蚀；l热电势高，导电率高，且电阻温度系数小；热电势高，导电率高，且电阻温度系数小；l便于制造；便于制造；l复现性好，便于成批生产。复现性好，便于成批生产。三、热电偶的常用材料与结构三、热电偶的常用材料与结构

27、你现在浏览的是第二十四页，共64页2525 1 1铂铂铂铑热电偶铂铑热电偶(S(S型型)分度号分度号LBLB3 3测量温度：长期：测量温度：长期：1300、短期：、短期：1600。（一）热电偶常用材料（一）热电偶常用材料2 2镍铬镍铬镍硅镍硅(镍铝镍铝)热电偶热电偶(K(K型型)分度号分度号EUEU2 2测量温度：长期测量温度：长期1000，短期，短期1300。3 3镍铬镍铬考铜热电偶考铜热电偶(E(E型型)分度号分度号EAEA2 2测量温度：长期测量温度：长期600，短期，短期800。4 4铂铑铂铑3030铂铑铂铑6 6热电偶热电偶(B(B型型)分度号分度号LLLL2 2测量温度：长期可到测

28、量温度：长期可到1600，短期可达，短期可达1800。你现在浏览的是第二十五页，共64页2626几种持殊用途的热电偶几种持殊用途的热电偶（1 1）铱铱和和铱铱合合金金热热电电偶偶如如铱铱50铑铑铱铱10钌钌热热电电偶偶它它能能在在氧化气氛中测量高达氧化气氛中测量高达2100的高温。的高温。（2 2）钨钨铼铼热热电电偶偶可可使使用用在在真真空空惰惰性性气气体体介介质质或或氢氢气气介介质质中，使用温度范围中，使用温度范围3002000分度精度为分度精度为1。（3 3）金金铁铁镍镍铬铬热热电电偶偶 主主要要用用在在低低温温测测量量，可可在在2273K范围内使用，灵敏度约为范围内使用，灵敏度约为10V

29、。（4 4）钯钯铂铂铱铱1515热热电电偶偶输输出出性性能能高高，在在1398时时的的热热电电势势为为47.255mV。（6 6）铜）铜康铜热电偶，分度号康铜热电偶，分度号MK MK 热电势略高于镍铬热电势略高于镍铬-镍硅热电偶，约为镍硅热电偶，约为43V/。复现性好，稳定性好，精。复现性好，稳定性好，精度高，广泛用于度高，广泛用于20K473K的低温实验室测量中。的低温实验室测量中。（5 5）铁）铁康铜热电偶，分度号康铜热电偶，分度号TK TK 灵敏度高，线性度好，灵敏度高，线性度好，可在可在800以下的还原介质中使用。以下的还原介质中使用。你现在浏览的是第二十六页，共64页2727 （二）

30、常用热电偶的结构类型（二）常用热电偶的结构类型1 1工业用热电偶工业用热电偶2 2铠装式热电偶（又称套管式热电偶）铠装式热电偶（又称套管式热电偶）3 3快速反应薄膜热电偶快速反应薄膜热电偶4 4快速消耗微型热电偶快速消耗微型热电偶你现在浏览的是第二十七页，共64页2828方法方法u冰点槽法冰点槽法u计算修正法计算修正法u补正系数法补正系数法u零点迁移法零点迁移法u冷端补偿器法冷端补偿器法u软件处理法软件处理法四、冷端处理及补偿四、冷端处理及补偿原因原因l热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差，热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差，为保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须为保证输出热

31、电势是被测温度的单值函数，必须使冷端温度保持恒定；使冷端温度保持恒定；l热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度0为依据，为依据，否则会产生误差。否则会产生误差。你现在浏览的是第二十八页，共64页29291.1.冰点槽法冰点槽法把把热热电电偶偶的的参参比比端端置置于于冰冰水水混混合合物物容容器器里里，使使T0=0。这这种种办办法法仅仅限限于于科科学学实实验验中中使使用用。为为了了避避免免冰冰水水导导电电引引起起两两个个连连接接点点短短路路，必必须须把把连连接接点点分分别别置置于于两两个个玻玻璃璃试试管里，浸入同一冰点槽，使相互绝缘。管里，浸入同一冰点槽，使相互绝

32、缘。mVABABTCC仪表铜导线试管补偿导线热电偶冰点槽冰水溶液四、冷端处理及补偿四、冷端处理及补偿T0你现在浏览的是第二十九页，共64页30302.2.计算修正法计算修正法用普通室温计算出参比端实际温度用普通室温计算出参比端实际温度TH，利用公式计算，利用公式计算例例用用铜铜-康康铜铜热热电电偶偶测测某某一一温温度度T，参参比比端端在在室室温温环环境境TH中中，测测得得热热电电动动势势EAB(T，TH)=1.979mV，又又用用室室温温计计测测出出TH=21,查查此此种种热热电电偶偶的的分分度度表表可可知知，EAB(21,0)=0.84mV，故得，故得EAB(T，0)=EAB(T，21)+E

33、AB(21，T0)=1.979+0.84 =2.819(mV)再次查分度表，与再次查分度表，与2.819mV对应的热端温度对应的热端温度T=69。注意注意:既不能只按既不能只按1.979mV1.979mV查表，认为查表，认为T T=49=49，也不，也不能把能把4949加上加上2121，认为，认为T T=70=70。EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0)你现在浏览的是第三十页，共64页3131你现在浏览的是第三十一页，共64页32323.3.补正系数法补正系数法把把参参比比端端实实际际温温度度TH乘乘上上系系数数k，加加到到由由EAB(T，TH)查查分度表所得的温度上，成

34、为被测温度分度表所得的温度上，成为被测温度T。用公式表达即。用公式表达即 式式中中：T为为未未知知的的被被测测温温度度；T为为参参比比端端在在室室温温下下热热电电偶偶电势与分度表上对应的某个温度；电势与分度表上对应的某个温度；TH室温；室温；k为补正系数，其它参数见下表。为补正系数，其它参数见下表。例例用用铂铂铑铑10铂铂热热电电偶偶测测温温，已已知知冷冷端端温温度度TH=35，这这时时热热电电动动势势为为11.348mV查查S型型热热电电偶偶的的分分度度表表，得得出出与与此此相相应应的的温温度度T=1150。再再从从下下表表中中查查出出，对对应应于于1150的补正系数的补正系数k=0.53。

35、于是，被测温度。于是，被测温度T=1150+0.5335=1168.3（）用这种办法稍稍简单一些，比计算修正法误差可能大一点，用这种办法稍稍简单一些，比计算修正法误差可能大一点，但误差不大于但误差不大于0.14。T T k T H你现在浏览的是第三十二页，共64页3333你现在浏览的是第三十三页，共64页3434热敏电阻是利用某种半导体材料的电阻率随热敏电阻是利用某种半导体材料的电阻率随温度变化而变化的性质制成的温度变化而变化的性质制成的。在在温温度度传传感感器器中中应应用用最最多多的的有有热热电电偶偶、热热电电阻阻（如如铂铂、铜铜电电阻阻温温度度计计等等）和和热热敏敏电电阻阻。热热敏敏电电阻

36、阻发发展展最最为为迅迅速速，由由于于其其性性能能得得到到不不断断改改进进，稳稳定定性性已已大大为为提提高高，在在许许多多场场合合下下（-40350）热敏电阻已逐渐取代传统的温度传感器。）热敏电阻已逐渐取代传统的温度传感器。主主要要讲讲述述热热敏敏电电阻阻的的特特点点、分分类类，基基本本参参数数，主要特性和应用等。主要特性和应用等。第三节第三节 热敏电阻温度传感器热敏电阻温度传感器你现在浏览的是第三十四页，共64页3535NTC二极管封装二极管封装环氧封装、小型化高精度环氧封装、小型化高精度；响应时间快响应时间快；稳定性好稳定性好根据不同用途有多种封装根据不同用途有多种封装结构结构；使用温区宽；

37、使用温区宽高稳高稳定性、高可靠性定性、高可靠性根据不同用途有多种封装结根据不同用途有多种封装结构构；使用温区宽；使用温区宽；高稳定性、；高稳定性、高可靠性高可靠性；为客户提供多种；为客户提供多种便捷服务便捷服务家用冰箱、空调器家用冰箱、空调器；电热；电热水器、整体浴室水器、整体浴室；冰柜、；冰柜、豆浆机豆浆机环氧封装、小型化、精度高环氧封装、小型化、精度高；可靠性高、响应；可靠性高、响应时间快时间快；引线采用聚脂漆包线、耐热、绝缘性；引线采用聚脂漆包线、耐热、绝缘性好好你现在浏览的是第三十五页，共64页3636（一）热敏电阻的特点（一）热敏电阻的特点1 1电阻温度系数的范围甚宽电阻温度系数的范

38、围甚宽2 2材料加工容易、性能好材料加工容易、性能好3 3阻值在阻值在111010M M之间可供自由选择之间可供自由选择4 4稳定性好稳定性好5 5原料资源丰富，价格低廉原料资源丰富，价格低廉 一、热敏电阻的特点与分类一、热敏电阻的特点与分类你现在浏览的是第三十六页，共64页3737 1 1正温度系数热敏电阻器（正温度系数热敏电阻器（PTC）PositiveTemperatureCoefficient 2 2负温度系数热敏电阻器（负温度系数热敏电阻器（NTCNTC）NegativeTemperatureCoefficient 3 3突变型负温度系数热敏电阻器（突变型负温度系数热敏电阻器（CTR

39、CTR）ChopTemperatureResistor （二）热敏电阻的分类（二）热敏电阻的分类你现在浏览的是第三十七页，共64页3838（一）热敏电阻器的电阻（一）热敏电阻器的电阻温度特性（温度特性（R RT TT T）12340601201600100101102103104105106RT/温度T/C热敏电阻的电阻热敏电阻的电阻-温度特性曲线温度特性曲线1-NTC；2-CTR；3PTC二、热敏电阻器主要特性二、热敏电阻器主要特性Resistance-temperaturecharacteristicofthermistorTT与与RTT特特性曲线一致。性曲线一致。T/你现在浏览的是第三十

40、八页，共64页3939第四节第四节 集成温度传感器集成温度传感器Integrate Circuit Temperature Sensor一、一、ICIC温度传感器的分类温度传感器的分类电压型电压型ICIC温度传感器温度传感器电流型电流型ICIC温度传感器温度传感器数字输出型数字输出型ICIC温度传感器温度传感器你现在浏览的是第三十九页，共64页4040二、二、ICIC温度传感器的测温原理温度传感器的测温原理 晶体管伏安方程式：晶体管伏安方程式：K K0 0 波尔滋蔓常数；波尔滋蔓常数；T T 绝对温度绝对温度;V1 V1、V2V2发射极面积比。发射极面积比。q 电子电荷量；电子电荷量；VBE正

41、比于绝对温度正比于绝对温度T T，只要保证，只要保证I IC C1 1/I IC C2 2恒定，恒定，就可以使就可以使VBE与与 T T 为单值函数。为单值函数。因因此此，可可利利用用电电流流I与与T的的正正比比关关系系，通通过过电电流流的的变变化化来来测量温度的大小。测量温度的大小。IT若将若将VBE转换为转换为电流电流I，则，则你现在浏览的是第四十页，共64页4141（一）电压输出型集成温度传感器（一）电压输出型集成温度传感器型号：型号：LM35、LM335、AN6701S等多种。等多种。LM35系列传感器是系列传感器是3端的电压输出型的精密感温器件，有端的电压输出型的精密感温器件，有LM

42、35、LM35A、LM35C、LM35CA和和LM35D等型号。等型号。极限参数：极限参数：电源电压为电源电压为+35V-0.2V；输出电压为；输出电压为+6V-1.0V输出输出电流为电流为10mA；存放温度范围对于；存放温度范围对于T046封装封装(金属壳金属壳)为为-60+180，T092封装封装(塑料塑料)为为-55+150；工作温度范围对于；工作温度范围对于LM35和和LM35A为为-55+150，LM35C和和LM35CA为为-40+110，LM35D为为-0+100。特点：特点：直接用摄氏温度校正；线性温度系数直接用摄氏温度校正；线性温度系数(灵敏度灵敏度)为为10.0mV/；在；

43、在25时，测量精度为时，测量精度为0 5；工作电压范围为；工作电压范围为430；非线性度小于；非线性度小于0 5；输出阻抗低，在；输出阻抗低，在1mA负载电流时，输出阻抗只有负载电流时，输出阻抗只有0.1；静态电；静态电流小于流小于60A；可采用单电源供电，也采用双电源供电，在测量温度范围；可采用单电源供电，也采用双电源供电，在测量温度范围内无需进行调整。内无需进行调整。三、三、ICIC温度传感器的主要特性温度传感器的主要特性你现在浏览的是第四十一页，共64页4242T046封装封装 T092封装封装 T0220封装封装 LM35的常用基本电路的常用基本电路 你现在浏览的是第四十二页，共64页

44、4343 电流输出型典型集成温度传感器有电流输出型典型集成温度传感器有AD590AD590（美国（美国ADAD公司生产），国内同类产品公司生产），国内同类产品SG590SG590。器件电源电压器件电源电压4 430V30V，测温范围测温范围-50-50+150+150。AD590 AD590 引脚和内部电路原理图引脚和内部电路原理图（二）电流型温度传感器（二）电流型温度传感器你现在浏览的是第四十三页，共64页44441 1伏安特性伏安特性工作电压：工作电压：4V30V，I 为一恒流值输出，为一恒流值输出，ITk，即，即KT标定因子，标定因子，AD590的标定因子为的标定因子为1A/K I=KT

45、TK4V30V0I/AU/VAD590伏安特性曲线-55+25+25+150+150218298423你现在浏览的是第四十四页，共64页4545550150273.2AI/ATC /CAD590温度特性曲线2 2温度特性温度特性其其温温度度特特性性曲曲线线函函数数是是以以Tk为为变变量量的的n阶阶多多项项式式之之和和，省省略非线性项后则有略非线性项后则有:Tc摄氏温度；摄氏温度；I 的单位为的单位为A。可可见见，当当温温度度为为0时时，输输出出电电流流为为273.2A。在在常常温温25时，标定输出电流为时，标定输出电流为298.2A。I=KTTc273.2你现在浏览的是第四十五页，共64页46

46、463 3AD590AD590的非线性的非线性15055T/C0.30.30在在实实际际应应用用中中，T 通通过过硬硬件件或或软软件件进进行行补补偿偿校校正正，使使测测温温精精度度达达0.1。其其次次，AD590恒恒流流输输出出，具具有有较较好好的的抗抗干干扰扰抑抑制制比比和和高高输输出出阻阻抗抗。当当电电源源电电压压由由5V向向10V变变化化时时，其其电电流流变变化化仅仅为为0.2A/V。长长时时间间漂漂移移最最大大为为0.1，反向基极漏电流小于，反向基极漏电流小于10pA。55100，T递增，递增，100150则是递降。则是递降。T最最大达大达3，最小，最小T0.3，分，分I、J、K、L、

47、M五五档档T/CAD590非非线线性性误差曲线误差曲线你现在浏览的是第四十六页，共64页47474 4ADAD590590的测量电路的测量电路 AD590 AD590在温度在温度2525（298.2K298.2K）时，理想输出为时，理想输出为298.2A298.2A，实，实际存在误差，可通过电位器调际存在误差，可通过电位器调整，使输出电压满足整，使输出电压满足1mV/K 1mV/K 的的关系。关系。AD590 AD590 典型应用典型应用你现在浏览的是第四十七页，共64页4848（三）数字输出型（三）数字输出型ICIC温度传感器温度传感器 、DS18B20 DS18B20的特性的特性u单线接口

48、：仅需一根口线与单线接口：仅需一根口线与MCU连接；连接；u无需外围元件；无需外围元件；u由总线提供电源；由总线提供电源；u测温范围为测温范围为-55125，精度为，精度为0.5；u九位温度读数；九位温度读数；uA/D变换时间为变换时间为200ms；u用户可以任意设置温度上、下限报警值，用户可以任意设置温度上、下限报警值，且能且能够识别具体报警传感器。够识别具体报警传感器。你现在浏览的是第四十八页，共64页49493 、DS18B20DS18B20的工作原理的工作原理存储器控制逻辑存储器控制逻辑64bitROM和单线和单线接口接口温度传感器温度传感器高温触发器高温触发器低温触发器低温触发器8位

49、位CRC触发器触发器存存储储器器DS18B20内部结构图电电源源检检测测寄生电源寄生电源2 、DS18B20DS18B20引脚及功能引脚及功能你现在浏览的是第四十九页，共64页5050你现在浏览的是第五十页，共64页5151四、集成温度传感器的应用四、集成温度传感器的应用1、LM35构成的数字温度计构成的数字温度计 你现在浏览的是第五十一页，共64页5252四、集成温度传感器的应用四、集成温度传感器的应用l串联、并联使用：串联、并联使用：串联测最低温度；并联测平均温度串联测最低温度；并联测平均温度l冷端补偿：冷端补偿：可代替冰池，环境温度可代替冰池，环境温度1535l温度控制：温度控制：l温度

50、检测：温度检测：2 2、ADAD590590的典型应用的典型应用你现在浏览的是第五十二页，共64页5353AD590构成的深井长传输线的温度测量构成的深井长传输线的温度测量你现在浏览的是第五十三页，共64页54543 3、DS18B20DS18B20构成的温度检测系统构成的温度检测系统采用寄生电容供电的温度检测系统采用寄生电容供电的温度检测系统89C51DS18B20DS18B20DS18B20P1.0P1.1P1.2TxRx+5VGNDVDDP1.1作输出口用，相当于TxP1.2作输入口用，相当于Rx提供提供电流电流通过试验发现通过试验发现:可可挂接挂接DS18B20数十数十片，距离可达到片