1、關(guān)于溫度檢測方法1第一張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月2本章課件是在吉林大學(xué)王君的課件基礎(chǔ)上修改而成。第二張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月3第一節(jié) 概 論 溫度傳感器是實現(xiàn)溫度檢測和控制的重要器件。在種類繁多的傳感器中，溫度傳感器是應(yīng)用最廣泛、發(fā)展最快的傳感器之一。溫度是與人類生活息息相關(guān)的物理量。在2000多年前，就開始為檢測溫度進行了各種努力，并開始使用溫度傳感器檢測溫度。人類社會中，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、科研、國防、醫(yī)學(xué)及環(huán)保等部門都與溫度有著密切的關(guān)系。工業(yè)生產(chǎn)自動化流程,溫度測量點要占全部測量點的一半左右。溫度是反映物體冷熱狀態(tài)的物理參數(shù)。因此，人類離不開溫度

2、，當(dāng)然也離不開溫度傳感器。第三張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月4 一、溫度的基本概念熱力學(xué)溫標(biāo)國際實用溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo)第四張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月5如果在式中再規(guī)定一個條件,就可以通過卡諾循環(huán)中的傳熱量來完全地確定溫標(biāo)。1954年，國際計量會議選定水的三相點為273.16，并以它的1/273.16定為一度，這樣熱力學(xué)溫標(biāo)就完全確定了，即T=273.16(Q1/Q2)。1848年威廉湯姆首先提出以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)，建立溫度僅與熱量有關(guān)，而與物質(zhì)無關(guān)的熱力學(xué)溫標(biāo)。因是開爾文總結(jié)出來的，故又稱開爾文溫標(biāo)，用符號K表示。它是國際基本單位制之一 。根據(jù)熱力學(xué)中

3、的卡諾定理，如果在溫度T1的熱源與溫度為T2的冷源之間實現(xiàn)了卡諾循環(huán)，則存在下列關(guān)系式1熱力學(xué)溫標(biāo)Q1熱源給予熱機的傳熱量 Q2熱機傳給冷源的傳熱量第五張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月6為解決國際上溫度標(biāo)準(zhǔn)的同意及實用問題，國際上協(xié)商決定，建立一種既能體現(xiàn)熱力學(xué)溫度（即能保證一定的準(zhǔn)確度），又使用方便、容易實現(xiàn)的溫標(biāo)，即國際實用溫標(biāo)International Practical Temperature Scale of 1968(簡稱IPTS-68)，又稱國際溫標(biāo)。2國際實用溫標(biāo)注意：攝氏溫度的分度值與開氏溫度分度值相同，即溫度間隔1K=1。T0是在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的融化溫度， T

4、0 = 273.15 K。水的三相點溫度比冰點高出0.01 K。1968年國際實用溫標(biāo)規(guī)定熱力學(xué)溫度是基本溫度，用t表示，其單位是開爾文，符號為K。1K定義為水三相點熱力學(xué)溫度的1/273.16，水的三相點是指純水在固態(tài)、液態(tài)及氣態(tài)三項平衡時的溫度，熱力學(xué)溫標(biāo)規(guī)定三相點溫度為273.16 K，這是建立溫標(biāo)的惟一基準(zhǔn)點。第六張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月7氫氧三相點沸點54.36190.188-218.798-182.962水三相點沸點273.16373.150.01100.0鋅凝固點692.73419.58銀凝固點1235.08961.93金凝固點1337.581064.43物

5、質(zhì)三相點平衡狀態(tài)溫 度T68/KT68/13.817.04220.827.102-259.31-256.108-252.87-246.048沸點25/76atm沸點沸點國際實用溫標(biāo)（IPTS-68）的固定點第七張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月8四個溫度段：規(guī)定各溫度段所使用的標(biāo)準(zhǔn)儀器低溫鉑電阻溫度計（13.81K273.15K）；鉑電阻溫度計（273.15K903.89K）；鉑銠-鉑熱電偶溫度計（903.89K1337.58K）；光測溫度計（1337.58K以上）。 國際實用開爾文溫度與國際實用攝氏溫度分別用符號T68和t68來區(qū)別（一般簡寫為T與t）。 第八張，PPT共一百二十

6、二頁，創(chuàng)作于2022年6月93攝氏溫標(biāo)是工程上最通用的溫度標(biāo)尺。攝氏溫標(biāo)是在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(即101325Pa)下將水的冰點與沸點中間劃分一百個等份，每一等份稱為攝氏一度(攝氏度，)，一般用小寫字母t表示。與熱力學(xué)溫標(biāo)單位開爾文并用。 攝氏溫標(biāo)與國際實用溫標(biāo)溫度之間的關(guān)系如下：4華氏溫標(biāo)目前已用得較少，它規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的融點為32華氏度，水的沸點為212華氏度，中間等分為180份，每一等份稱為華氏一度，符號用，它和攝氏溫度的關(guān)系如下：T=t+273.15 Kt=T-273.15 m=1.8n+32 n= 5/9 (m-32) 第九張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月10 二、溫度傳

7、感器的特點與分類第十張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月11物理現(xiàn)象體積熱膨脹電阻變化溫差電現(xiàn)象導(dǎo)磁率變化電容變化壓電效應(yīng)超聲波傳播速度變化物質(zhì) 顏色PN結(jié)電動勢晶體管特性變化可控硅動作特性變化熱、光輻射種類鉑測溫電阻、熱敏電阻熱電偶BaSrTiO3陶瓷石英晶體振動器超聲波溫度計示溫涂料 液晶半導(dǎo)體二極管晶體管半導(dǎo)體集成電路溫度傳感器可控硅輻射溫度傳感器 光學(xué)高溫計1.氣體溫度計 2. 玻璃制水銀溫度計3.玻璃制有機液體溫度計 4.雙金屬溫度計5.液體壓力溫度計 6. 氣體壓力溫度計1 熱鐵氧體 2 Fe-Ni-Cu合金第十一張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月12熱電偶、

8、測溫電阻器、熱敏電阻、感溫鐵氧體、石英晶體振動器、雙金屬溫度計、壓力式溫度計、玻璃制溫度計、輻射傳感器、晶體管、二極管、半導(dǎo)體集成電路傳感器、可控硅分 類特 征傳 感 器 名 稱超高溫用傳感器1500以上光學(xué)高溫計、輻射傳感器高溫用傳感器10001500光學(xué)高溫計、輻射傳感器、熱電偶中高溫用傳感器5001000光學(xué)高溫計、輻射傳感器、熱電偶中溫用傳感器0500低溫用傳感器-2500極低溫用傳感器-270-250BaSrTiO3陶瓷晶體管、熱敏電阻、壓力式玻璃溫度計見表下內(nèi)容 測 溫 范 圍溫度傳感器分類(1)第十二張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月13分 類特 征傳 感 器 名 稱

9、測溫范圍寬、輸出小測溫電阻器、晶體管、熱電偶半導(dǎo)體集成電路傳感器、可控硅、石英晶體振動器、壓力式溫度計、玻璃制溫度計線性型測溫范圍窄、輸出大熱敏電阻指數(shù)型函數(shù)開關(guān)型特性特定溫度、輸出大感溫鐵氧體、雙金屬溫度計 測 溫 特 性溫度傳感器分類(2)第十三張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月14分 類特 征傳 感 器 名 稱測定精度0.10.5鉑測溫電阻、石英晶體振動器、玻璃制溫度計、氣體溫度計、光學(xué)高溫計溫度標(biāo)準(zhǔn)用測定精度0.55熱電偶、測溫電阻器、熱敏電阻、雙金屬溫度計、壓力式溫度計、玻璃制溫度計、輻射傳感器、晶體管、二極管、半導(dǎo)體集成電路傳感器、可控硅絕對值測定用管理溫度測定用相對值

10、15 測 定 精 度溫度傳感器分類(3)第十四張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月15公元1600年，伽里略研制出氣體溫度計。一百年后，研制成酒精溫度計和水銀溫度計。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)發(fā)展的需要，相繼研制出金屬絲電阻、溫差電動式元件、雙金屬式溫度傳感器。1950年以后，相繼研制成半導(dǎo)體熱敏電阻器。最近，隨著原材料、加工技術(shù)的飛速發(fā)展、又陸續(xù)研制出各種類型的溫度傳感器。三、溫度傳感器的發(fā)展概況第十五張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月16 1超高溫與超低溫傳感器，如+3000以上和250以下的溫度傳感器。 2提高溫度傳感器的精度和可靠性，特別是測量速度。 3研制家用電器、汽車及

11、農(nóng)畜業(yè)所需要的價廉的溫度傳感器。 5發(fā)展適應(yīng)特殊測溫要求的溫度傳感器。 6發(fā)展數(shù)字化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化的溫度傳感器。 溫度傳感器的主要發(fā)展方向第十六張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月17溫差熱電偶（簡稱熱電偶）是目前溫度測量中使用最普遍的傳感元件之一。它除具有結(jié)構(gòu)簡單，測量范圍寬、準(zhǔn)確度高、熱慣性小，輸出信號為電信號便于遠傳或信號轉(zhuǎn)換等優(yōu)點外，還能用來測量流體的溫度、測量固體以及固體壁面的溫度。微型熱電偶還可用于快速及動態(tài)溫度的測量。第二節(jié) 熱電偶溫度傳感器熱電偶的工作原理熱電偶回路的性質(zhì)熱電偶的常用材料與結(jié)構(gòu)冷端處理及補償熱電偶的選擇、安裝使用和校驗第十七張，PPT共一百二十二頁，

12、創(chuàng)作于2022年6月18兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組合成如圖所示閉合回路，若導(dǎo)體A和B的連接處溫度不同（設(shè)TT0），則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生，也就是說回路中有電動勢存在，這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng)。這種現(xiàn)象早在1821年首先由西拜克（Seeback）發(fā)現(xiàn),所以又稱西拜克效應(yīng)。熱電偶原理圖TT0AB 一、熱電偶的工作原理回路中所產(chǎn)生的電動勢，叫熱電勢。熱電勢由兩部分組成，即溫差電勢和接觸電勢。熱端冷端第十八張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月191. 接觸電勢接觸電勢原理圖+ABTeAB(T)-eAB(T)導(dǎo)體A、B結(jié)點在溫度T 時形成的接觸電動勢；e單位電荷， e =1.610-19

13、C； k波爾茲曼常數(shù)， k =1.3810-23 J/K ；NA、NB 導(dǎo)體A、B在溫度為T 時的電子密度。接觸電勢的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)。第十九張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月20AeA(T,To)ToTeA(T，T0)導(dǎo)體A兩端溫度為T、T0時形成的溫差電動勢；T，T0高低端的絕對溫度； A湯姆遜系數(shù)，表示導(dǎo)體A兩端的溫度差為1時所產(chǎn)生的溫差電動勢，例如在0時，銅的 =2V/。2. 溫差電勢溫差電勢原理圖第二十張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月21由導(dǎo)體材料A、B組成的閉合回路，其接點溫度分別為T、T0,如果TT0，則必存在著兩個接觸電勢和兩個溫差

14、電勢，回路總電勢：T0TeAB(T)eAB(T0)eA(T,T0)eB(T,T0)AB3. 回路總電勢NAT、NAT0導(dǎo)體A在結(jié)點溫度為T和T0時的電子密度； NBT、NBT0導(dǎo)體B在結(jié)點溫度為T和T0時的電子密度；A 、 B導(dǎo)體A和B的湯姆遜系數(shù)。第二十一張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月22根據(jù)電磁場理論得結(jié)論(4點)：EAB(T,T0)=EAB(T )-EAB(T0 )=f(T )-C=g(T )由于NA、NB是溫度的單值函數(shù)在工程應(yīng)用中，常用實驗的方法得出溫度與熱電勢的關(guān)系并做成分度表，以供備查。由公式可得：EAB(T, T0)= EAB(T)-EAB(T0) = EAB(

15、T)-EAB(0)-EAB(T)-EAB(T0) = EAB(T，0)-EAB(T0，0) 熱電偶的熱電勢，等于兩端溫度分別為T 和零度以及T0和零度的熱電勢之差。第二十二張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月23導(dǎo)體材料確定后，熱電勢的大小只與熱電偶兩端的溫度有關(guān)。如果使EAB(T0)=常數(shù)，則回路熱電勢EAB(T，T0)就只與溫度T有關(guān)，而且是T的單值函數(shù)，這就是利用熱電偶測溫的原理。只有當(dāng)熱電偶兩端溫度不同,熱電偶的兩導(dǎo)體材料不同時才能有熱電勢產(chǎn)生。熱電偶回路熱電勢只與組成熱電偶的材料及兩端溫度有關(guān)；與熱電偶的長度、粗細無關(guān)。只有用不同性質(zhì)的導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)才能組合成熱電偶；相同

16、材料不會產(chǎn)生熱電勢，因為當(dāng)A、B兩種導(dǎo)體是同一種材料時，ln(NA/NB)=0，也即EAB(T，T0)=0。第二十三張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月24對于有幾種不同材料串聯(lián)組成的閉合回路，接點溫度分別為T1、T2 、 、Tn ，冷端溫度為零度的熱電勢。其熱電勢為 E= EAB（T1）+ EBC（T2）+ENA（Tn） 由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不論其導(dǎo)體是否存在溫度梯度，回路中沒有電流(即不產(chǎn)生電動勢)；反之，如果有電流流動，此材料則一定是非均質(zhì)的，即熱電偶必須采用兩種不同材料作為電極。 二、熱電偶回路的性質(zhì)1. 均質(zhì)導(dǎo)體定律第二十四張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022

17、年6月25 E總=EAB（T）+EBC（T）+ECA（T）= 0三種不同導(dǎo)體組成的熱電偶回路TABCTT2. 中間導(dǎo)體定律一個由幾種不同導(dǎo)體材料連接成的閉合回路，只要它們彼此連接的接點溫度相同，則此回路各接點產(chǎn)生的熱電勢的代數(shù)和為零。如圖，由A、B、C三種材料組成的閉合回路，則第二十五張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月26兩點結(jié)論： l）將第三種材料C接入由A、B組成的熱電偶回路，如圖，則圖a中的A、C接點2與C、A的接點3，均處于相同溫度T0之中，此回路的總電勢不變，即同理，圖b中C、A接點2與C、B的接點3，同處于溫度T0之中，此回路的電勢也為：T2T1AaBC23EABaAT

18、023ABEABT1T2 CT0EAB（T1, T2）=EAB（T1）-EAB（T2）(a)(b)T0T0EAB(T1,T2)=EAB(T1)-EAB（T2）第三種材料接入熱電偶回路圖第二十六張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月27思考中間導(dǎo)體定律非常重要，否則無法使用熱電偶！為了測量熱電勢，必須斷開熱電偶閉合回路，接入電表及其它電路。有影響嗎？ET0T0TET0T1T1T第二十七張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月28ET0T0TET0T1T1T電位計接入 熱電偶回路根據(jù)上述原理，可以在熱電偶回路中接入電位計E，只要保證電位計與連接熱電偶處的接點溫度相等，就不會影響回路中

19、原來的熱電勢，接入的方式見下圖所示。 第二十八張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月29 EAB（T, T0）= EAC（T, T0）+ ECB（T, T0）T0TEBA(T,T0)BAT0TEAC(T,T0)ACT0TECB(T,T0)CB2）如果任意兩種導(dǎo)體材料的熱電勢是已知的，它們的冷端和熱端的溫度又分別相等，如圖所示，它們相互間熱電勢的關(guān)系為：第二十九張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月303. 中間溫度定律 如果不同的兩種導(dǎo)體材料組成熱電偶回路,其接點溫度分別為T1、T2(如圖所示)時,則其熱電勢為EAB(T1, T2)；當(dāng)接點溫度為T2、T3時，其熱電勢為EAB(

20、T2, T3)；當(dāng)接點溫度為T1、T3時，其熱電勢為EAB(T1, T3)，則BBA T2 T1 T3 AAB EAB（T1, T3）=EAB（T1, T2）+EAB（T2, T3）第三十張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月31EAB（T1,T3）=EAB（T1, 0）+EA B（0, T3） =EAB（T1, 0）-EAB（T3, 0）=EAB（T1）-EAB（T3） ABT1T2T2ABT0T0熱電偶補償導(dǎo)線接線圖E對于冷端溫度不是零度時，熱電偶如何分度表的問題提供了依據(jù)。如當(dāng)T2=0時，則：只要T1、T0不變，接入AB后不管接點溫度T2如何變化，都不影響總熱電勢。這便是引入補償

21、導(dǎo)線原理。EAB=EAB(T1)EAB(T0)說明：當(dāng)在原來熱電偶回路中分別引入與導(dǎo)體材料A、B同樣熱電特性的材料A、B(如圖)即引入所謂補償導(dǎo)線時，當(dāng)EAA(T2)=EBB(T2)，則回路總電動勢為第三十一張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月32練習(xí)某個鉑銠鉑熱電偶（S型）輸出為10.000mv，而其冷端（參考端）溫度為25C，則其工作端的被測溫度是多少？（分度表見教材P114）第三十二張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月33熱電偶材料應(yīng)滿足： 物理性能穩(wěn)定，熱電特性不隨時間改變； 化學(xué)性能穩(wěn)定，以保證在不同介質(zhì)中測量時不被腐蝕； 熱電勢高，導(dǎo)電率高，且電阻溫度系數(shù)?。?

22、便于制造； 復(fù)現(xiàn)性好，便于成批生產(chǎn)。三、熱電偶的常用材料與結(jié)構(gòu)第三十三張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月34 1鉑鉑銠熱電偶(S型) 分度號LB3工業(yè)用熱電偶絲：0.5mm，實驗室用可更細些。正極：鉑銠合金絲,用90鉑和10銠(重量比)冶煉而成。負極：鉑絲。測量溫度：長期：1300、短期：1600。特點： 材料性能穩(wěn)定，測量準(zhǔn)確度較高；可做成標(biāo)準(zhǔn)熱電偶 或基準(zhǔn)熱電偶。用途：實驗室或校驗其它熱電偶。 測量溫度較高，一般用來測量1000以上高溫。 在高溫還原性氣體中（如氣體中含Co、H2等）易被侵 蝕，需要用保護套管。 材料屬貴金屬，成本較高。 熱電勢較弱。 （一）熱電偶常用材料第三十

23、四張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月35 2鎳鉻鎳硅(鎳鋁)熱電偶(K型) 分度號EU2工業(yè)用熱電偶絲： 1.22.5mm，實驗室用可細些。正極：鎳鉻合金(用88.489.7鎳、910鉻，0.6硅，0.3錳，0.40.7鈷冶煉而成)。負極：鎳硅合金(用95.797鎳,23硅,0.40.7鈷冶煉而成)。測量溫度：長期1000，短期1300。特點： 價格比較便宜，在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。 高溫下抗氧化能力強，在還原性氣體和含有SO2， H2S等氣體中易被侵蝕。 復(fù)現(xiàn)性好，熱電勢大，但精度不如WRLB。 第三十五張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月363鎳鉻考銅熱電偶(E型) 分度號

24、為EA2工業(yè)用熱電偶絲:1.22mm，實驗室用可更細些。正極：鎳鉻合金負極：考銅合金（用56銅，44鎳冶煉而成）。測量溫度：長期600，短期800。特點： 價格比較便宜，工業(yè)上廣泛應(yīng)用。 在常用熱電偶中它產(chǎn)生的熱電勢最大。 氣體硫化物對熱電偶有腐蝕作用?？笺~易氧化變 質(zhì)，適于在還原性或中性介質(zhì)中使用。 第三十六張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月374鉑銠30鉑銠6熱電偶(B型) 分度號為LL2正極：鉑銠合金（用70鉑，30銠冶煉而成）。負極：鉑銠合金（用94鉑，6銠冶煉而成）。測量溫度：長期可到1600，短期可達1800。特點： 材料性能穩(wěn)定，測量精度高。 還原性氣體中易被侵蝕。

25、低溫?zé)犭妱輼O小，冷端溫度在50以下可不加補償。 成本高。 第三十七張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月38幾種持殊用途的熱電偶（1）銥和銥合金熱電偶 如銥50銠銥10釕熱電偶它能在氧化氣氛中測量高達2100的高溫。（2）鎢錸熱電偶 是60年代發(fā)展起來的，是目前一種較好的高溫?zé)犭娕?，可使用在真空惰性氣體介質(zhì)或氫氣介質(zhì)中，但高溫抗氧能力差。國產(chǎn)鎢錸-鎢錸20熱電偶使用溫度范圍3002000分度精度為1。（3）金鐵鎳鉻熱電偶 主要用在低溫測量，可在2273K范圍內(nèi)使用，靈敏度約為10V。（4）鈀鉑銥15熱電偶 是一種高輸出性能的熱電偶，在1398時的熱電勢為47.255mV，比鉑鉑銠10熱

26、電偶在同樣溫度下的熱電勢高出3倍，因而可配用靈敏度較低的指示儀表，常應(yīng)用于航空工業(yè)。 第三十八張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月39（6）銅康銅熱電偶，分度號MK 熱電偶的熱電勢略高于鎳鉻-鎳硅熱電偶，約為43V/。復(fù)現(xiàn)性好，穩(wěn)定性好，精度高，價格便宜。缺點是銅易氧化，廣泛用于20K473K的低溫實驗室測量中。 （5）鐵康銅熱電偶，分度號TK 靈敏度高，約為53V/，線性度好，價格便宜，可在800以下的還原介質(zhì)中使用。主要缺點是鐵極易氧化，采用發(fā)藍處理后可提高抗銹蝕能力。 第三十九張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月40 （二）常用熱電偶的結(jié)構(gòu)類型 1工業(yè)用熱電偶 下圖為

27、典型工業(yè)用熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖。它由熱電偶絲、絕緣套管、保護套管以及接線盒等部分組成。實驗室用時，也可不裝保護套管，以減小熱慣性。 工業(yè)熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖1接線盒；2保險套管3絕緣套管4熱電偶絲1234第四十張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月41(a)(b)(c)(d) 132 2鎧裝式熱電偶（又稱套管式熱電偶）優(yōu)點是小型化（直徑從12mm到0.25mm）、壽命、熱慣性小，使用方便。 測溫范圍在1100以下的有：鎳鉻鎳硅、鎳鉻考銅鎧裝式熱電偶。 斷面如圖所示。它是由熱電偶絲、絕緣材料，金屬套管三者拉細組合而成一體。又由于它的熱端形狀不同，可分為四種型式如圖。圖3.2-12 鎧裝式熱電偶斷

28、面結(jié)構(gòu)示意圖 1 金屬套管; 2絕緣材料; 3熱電極 (a)碰底型; (b)不碰底型; (c)露頭型; (d)帽型第四十一張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月423快速反應(yīng)薄膜熱電偶用真空蒸鍍等方法使兩種熱電極材料蒸鍍到絕緣板上而形成薄膜裝熱電偶。如圖，其熱接點極薄(0.010.lm) 4123快速反應(yīng)薄膜熱電偶1熱電極; 2熱接點;3絕緣基板; 4引出線因此，特別適用于對壁面溫度的快速測量。安裝時,用粘結(jié)劑將它粘結(jié)在被測物體壁面上。目前我國試制的有鐵鎳、鐵康銅和銅康銅三種,尺寸為 6060.2mm;絕緣基板用云母、陶瓷片、玻璃及酚醛塑料紙等；測溫范圍在300以下；反應(yīng)時間僅為幾ms

29、。 第四十二張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月43 4快速消耗微型熱電偶 下圖為一種測量鋼水溫度的熱電偶。它是用直徑為0.050.lmm的鉑銠10一鉑銠30熱電偶裝在U型石英管中，再鑄以高溫絕緣水泥，外面再用保護鋼帽所組成。這種熱電偶使用一次就焚化，但它的優(yōu)點是熱慣性小，只要注意它的動態(tài)標(biāo)定，測量精度可達土57。1423567891110快速消耗微型 1剛帽； 2石英； 3紙環(huán)； 4絕熱泥；5冷端； 6棉花； 7絕緣紙管； 8補償導(dǎo)線；9套管； 10塑料插座； 11簧片與引出線第四十三張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月44方法 冰點槽法 計算修正法 補正系數(shù)法 零點遷移

30、法 冷端補償器法 軟件處理法四、冷端處理及補償原因熱電偶熱電勢的大小是熱端溫度和冷端的函數(shù)差，為保證輸出熱電勢是被測溫度的單值函數(shù)，必須使冷端溫度保持恒定；熱電偶分度表給出的熱電勢是以冷端溫度0為依據(jù)，否則會產(chǎn)生誤差。第四十四張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月451. 冰點槽法把熱電偶的參比端置于冰水混合物容器里，使T0=0。這種辦法僅限于科學(xué)實驗中使用。為了避免冰水導(dǎo)電引起兩個連接點短路，必須把連接點分別置于兩個玻璃試管里，浸入同一冰點槽，使相互絕緣。mVABABTCC儀表銅導(dǎo)線試管補償導(dǎo)線熱電偶冰點槽冰水溶液四、冷端處理及補償T0第四十五張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022

31、年6月462. 計算修正法用普通室溫計算出參比端實際溫度TH，利用公式計算例 用銅-康銅熱電偶測某一溫度T，參比端在室溫環(huán)境TH中，測得熱電動勢EAB(T，TH)=1.999mV，又用室溫計測出TH=21,查此種熱電偶的分度表可知，EAB(21,0)=0.832mV，故得EAB(T，0)=EAB(T，21)+EAB(21，T0)=1.999+0.832=2.831(mV)再次查分度表，與2.831mV對應(yīng)的熱端溫度T=68。注意:既不能只按1.999mV查表，認為T=49，也不能把49加上21，認為T=70。EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0)第四十六張，PPT共一百二

32、十二頁，創(chuàng)作于2022年6月473. 補正系數(shù)法把參比端實際溫度TH乘上系數(shù)k，加到由EAB(T，TH)查分度表所得的溫度上，成為被測溫度T。用公式表達即 式中：T為未知的被測溫度； T為參比端在室溫下熱電偶電勢與分度表上對應(yīng)的某個溫度； TH室溫； k為補正系數(shù)，其它參數(shù)見下表。例 用鉑銠10鉑熱電偶測溫，已知冷端溫度TH=35，這時熱電動勢為11.348mV查S型熱電偶的分度表，得出與此相應(yīng)的溫度T=1150。再從下表中查出，對應(yīng)于1150的補正系數(shù)k=0.53。于是，被測溫度 T=1150+0.5335=1168.3（）用這種辦法稍稍簡單一些，比計算修正法誤差可能大一點，但誤差不大于0.

33、14。 T T k T H第四十七張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月48溫度T/補正系數(shù)k鉑銠10-鉑(S)鎳鉻-鎳硅（K）1000.821.002000.721.003000.690.984000.660.985000.631.006000.620.967000.601.008000.591.009000.561.0010000.551.0711000.531.1112000.5313000.5214000.5215000.5316000.53熱電偶補正系數(shù) 第四十八張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月49例 用動圈儀表配合熱電偶測溫時，如果把儀表的機械零點調(diào)到室溫TH

34、的刻度上,在熱電動勢為零時，指針指示的溫度值并不是0而是TH。而熱電偶的冷端溫度已是TH,則只有當(dāng)熱端溫度T=TH時，才能使EAB(T,TH)=0，這樣，指示值就和熱端的實際溫度一致了。這種辦法非常簡便，而且一勞永逸，只要冷端溫度總保持在TH不變，指示值就永遠正確。 4. 零點遷移法應(yīng)用領(lǐng)域：如果冷端不是0，但十分穩(wěn)定（如恒溫車間或有空調(diào)的場所）。實質(zhì)：在測量結(jié)果中人為地加一個恒定值，因為冷端溫度穩(wěn)定不變，電動勢EAB(TH,0)是常數(shù)，利用指示儀表上調(diào)整零點的辦法，加大某個適當(dāng)?shù)闹刀鴮崿F(xiàn)補償。第四十九張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月505. 冷端補償器法利用不平衡電橋產(chǎn)生熱電勢

35、補償熱電偶因冷端溫度變化而引起熱電勢的變化值。不平衡電橋由R1、R2、R3(錳銅絲繞制)、RCu(銅絲繞制)四個橋臂和橋路電源組成。設(shè)計時，在0下使電橋平衡(R1=R2=R3=RCu)，此時Uab=0 ，電橋?qū)x表讀數(shù)無影響。 冷端補償器的作用注意：橋臂RCu必須和熱電偶的冷端靠近，使處于同一溫度之下。mVEAB(T,T0)T0T0TAB+-abUUabRCuR1R2R3RT0 Ua Uab EAB(T,T0)供電4V直流，在040或-2020的范圍起補償作用。注意，不同材質(zhì)的熱電偶所配的冷端補償器，其中的限流電阻R不一樣，互換時必須重新調(diào)整。第五十張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6

36、月516. 軟件處理法對于計算機系統(tǒng)，不必全靠硬件進行熱電偶冷端處理。例如冷端溫度恒定但不為0的情況，只需在采樣后加一個與冷端溫度對應(yīng)的常數(shù)即可。 對于T0經(jīng)常波動的情況，可利用熱敏電阻或其它傳感器把T0信號輸入計算機，按照運算公式設(shè)計一些程序，便能自動修正。后一種情況必須考慮輸入的采樣通道中除了熱電動勢之外還應(yīng)該有冷端溫度信號，如果多個熱電偶的冷端溫度不相同，還要分別采樣，若占用的通道數(shù)太多，宜利用補償導(dǎo)線把所有的冷端接到同一溫度處，只用一個冷端溫度傳感器和一個修正T0的輸入通道就可以了。冷端集中，對于提高多點巡檢的速度也很有利。 第五十一張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月521

37、. 熱電偶的選擇、安裝使用 熱電偶的選用應(yīng)該根據(jù)被測介質(zhì)的溫度、壓力、介質(zhì)性質(zhì)、測溫時間長短來選擇熱電偶和保護套管。其安裝地點要有代表性，安裝方法要正確，圖3.2-17是安裝在管道上常用的兩種方法。在工業(yè)生產(chǎn)中，熱電偶常與毫伏計連用（XCZ型動圈式儀表）或與電子電位差計聯(lián)用，后者精度較高，且能自動記錄。另外也可圖3.2-17 熱電偶安裝圖通過與溫度變送器經(jīng)放大后再接指示儀表，或作為控制用的信號。五、熱電偶的選擇、安裝使用和校驗第五十二張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月53熱電偶分度號校驗溫度/熱電偶允許偏差/溫度偏差溫度偏 差LB3600，800，1000，120006002.46

38、00占所測熱電勢的0.4%EU2400，600，800，10004004400占所測熱電勢的0.75%EA2300，400，60003004300占所測熱電勢的1%2. 熱電偶的定期校驗 校驗的方法是用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶與被校驗熱電偶裝在同一校驗爐中進行對比，誤差超過規(guī)定允許值為不合格。圖為熱電偶校驗裝置示意圖，最佳校驗方法可由查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)獲得。工業(yè)熱電偶的允許偏差，見下表。工業(yè)熱電偶允許偏差第五十三張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月5478564321穩(wěn)壓電源220V熱電偶校驗圖 1-調(diào)壓變壓器； 2-管式電爐； 3標(biāo)準(zhǔn)熱電偶； 4-被校熱電偶； 5-冰瓶； 6-切換開關(guān)； 7-測試儀表

39、； 8-試管第五十四張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月55 熱敏電阻是利用某種半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質(zhì)制成的。 在溫度傳感器中應(yīng)用最多的有熱電偶、熱電阻（如鉑、銅電阻溫度計等）和熱敏電阻。熱敏電阻發(fā)展最為迅速，由于其性能得到不斷改進，穩(wěn)定性已大為提高，在許多場合下（-40350）熱敏電阻已逐漸取代傳統(tǒng)的溫度傳感器。 主要講述熱敏電阻的特點、分類，基本參數(shù)，主要特性和應(yīng)用等。 第三節(jié) 熱敏電阻溫度傳感器第五十五張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月56（一）熱敏電阻的特點 1電阻溫度系數(shù)的范圍甚寬有正、負溫度系數(shù)和在某一特定溫度區(qū)域內(nèi)阻值突變的三種熱敏電阻元件

40、。電阻溫度系數(shù)的絕對值比金屬大10100倍左右。 2材料加工容易、性能好 可根據(jù)使用要求加工成各種形狀，特別是能夠作到小型化。目前，最小的珠狀熱敏電阻其直徑僅為 0.2mm。 3阻值在110M之間可供自由選擇 使用時，一般可不必考慮線路引線電阻的影響；由于其功耗小、故不需采取冷端溫度補償，所以適合于遠距離測溫和控溫使用。 一、熱敏電阻的特點與分類第五十六張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月57 4穩(wěn)定性好 商品化產(chǎn)品已有30多年歷史，加之近年在材料與工藝上不斷得到改進。據(jù)報道，在0.01的小溫度范圍內(nèi)，其穩(wěn)定性可達0.0002的精度。相比之下，優(yōu)于其它各種溫度傳感器。 5原料資源豐富

41、，價格低廉 燒結(jié)表面均已經(jīng)玻璃封裝。故可用于較惡劣環(huán)境條件；另外由于熱敏電阻材料的遷移率很小，故其性能受磁場影響很小，這是十分可貴的特點。第五十七張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月58 熱敏電阻的種類很多，分類方法也不相同。按熱敏電阻的阻值與溫度關(guān)系這一重要特性可分為： 1正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC） 電阻值隨溫度升高而增大的電阻器，簡稱PTC熱敏阻器。它的主要材料是摻雜的BaTiO3半導(dǎo)體陶瓷。 2負溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC） 電阻值隨溫度升高而下降的熱敏電阻器簡稱NTC熱敏電阻器。它的材料主要是一些過渡金屬氧化物半導(dǎo)體陶瓷。 3突變型負溫度系數(shù)熱敏電阻器（CTR該類電阻器的

42、電阻值在某特定溫度范圍內(nèi)隨溫度升高而降低34個數(shù)量級，即具有很大負溫度系數(shù)。其主要材料是VO2并添加一些金屬氧化物。 （二）熱敏電阻的分類 第五十八張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月59熱敏電阻材料的分類（1）大分類小分類代表例子NTC單晶金剛石、Ge、Si金剛石熱敏電阻多晶遷移金屬氧化物復(fù)合燒結(jié)體、無缺陷形金屬氧化燒結(jié)體多結(jié)晶單體、固溶體形多結(jié)晶氧化物SiC系Mn、Co、Ni、Cu、Al氧化物燒結(jié)體、ZrY氧化物燒結(jié)體、還原性TiO3、Ge、SiBa、Co、Ni氧化物濺射SiC薄膜玻璃Ge 、Fe、 V等氧化物硫硒碲化合物玻璃V、P、Ba氧化物、Fe、Ba、Cu氧化物、Ge、Na

43、、K氧化物、（As2Se3）0.8、（Sb2SeI）0.2有機物芳香族化合物聚酰亞釉表面活性添加劑液體電解質(zhì)溶液熔融硫硒碲化合物水玻璃As、Se、Ge系第五十九張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月60熱敏電阻材料的分類（2）PTC無機物BaTiO3系Zn、Ti、Ni氧化物系Si系、硫硒碲化合物（Ba、Sr、Pb）TiO3燒結(jié)體有機物石墨系有機物石墨、塑料石臘、聚乙烯、石墨液體三乙烯醇混合物三乙烯醇、水、NaClCTRV、Ti氧化物系、Ag2S、（AgCu）、（ZnCdHg）BaTiO3單晶V、P、（BaSr）氧化物Ag2SCuS大分類小分類代表例子第六十張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作

44、于2022年6月611. 標(biāo)稱電阻R25（冷阻）標(biāo)稱電阻值是熱敏電阻在250.2時的阻值。 二、熱敏電阻的基本參數(shù)2. 材料常數(shù)BN是表征負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻器材料的物理特性常數(shù)。BN值決定于材料的激活能E,具有BN=E2k的函數(shù)關(guān)系，式中k為波爾茲曼常數(shù)。一般BN值越大，則電阻值越大，絕對靈敏度越高。在工作溫度范圍內(nèi)，BN值并不是一個常數(shù)，而是隨溫度的升高略有增加的。 3. 電阻溫度系數(shù)（%/）熱敏電阻的溫度變化1 時電阻值的變化率。4. 耗散系數(shù)H熱敏電阻器溫度變化1所耗散的功率變化量。在工作范圍內(nèi)，當(dāng)環(huán)境溫度變化時,H值隨之變化,其大小與熱敏電阻的結(jié)構(gòu)、形狀和所處介質(zhì)的種類及狀態(tài)

45、有關(guān)。 第六十一張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月626. 最高工作溫度Tmax熱敏電阻器在規(guī)定的技術(shù)條件下長期連續(xù)工作所允許的最高溫度：T0環(huán)境溫度；PE環(huán)境溫度為T0時的額定功率；H耗散系數(shù)7. 最低工作溫度Tmin熱敏電阻器在規(guī)定的技術(shù)條件下能長期連續(xù)工作的最低溫度。8. 轉(zhuǎn)變點溫度Tc熱敏電阻器的電阻一溫度特性曲線上的拐點溫度，主要指正電阻溫度系數(shù)熱敏電阻和臨界溫度熱敏電阻。5. 時間常數(shù)熱敏電阻器在零功率測量狀態(tài)下，當(dāng)環(huán)境溫度突變時電阻器的溫度變化量從開始到最終變量的63.2所需的時間。它與熱容量C和耗散系數(shù)H之間的關(guān)系第六十二張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6

46、月639. 額定功率PE熱敏電阻器在規(guī)定的條件下，長期連續(xù)負荷工作所允許的消耗功率。在此功率下,它自身溫度不應(yīng)超過Tmax。10. 測量功率P0熱敏電阻器在規(guī)定的環(huán)境溫度下,受到測量電流加熱而引起的電阻值變化不超過0.1時所消耗的功率11. 工作點電阻RG在規(guī)定的溫度和正常氣候條件下，施加一定的功率后使電阻器自熱而達到某一給定的電阻值。 12. 工作點耗散功率PG電阻值達到RG時所消耗的功率。UG電阻器達到熱平衡時的端電壓。第六十三張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月6413. 功率靈敏度KG熱敏電阻器在工作點附近消耗功率lmW時所引起電阻的變化，即：在工作范圍內(nèi)，KG隨環(huán)境溫度的變

47、化略有改變。14. 穩(wěn)定性熱敏電阻在各種氣候、機械、電氣等使用環(huán)境中，保持原有特性的能力。它可用熱敏電阻器的主要參數(shù)變化率來表示。最常用的是以電阻值的年變化率或?qū)?yīng)的溫度變化率來表示。 KGR/P15. 熱電阻值RH指旁熱式熱敏電阻器在加熱器上通過給定的工作電流時,電阻器達到熱平衡狀態(tài)時的電阻值。16. 加熱器電阻值Rr指旁熱式熱敏電阻器的加熱器，在規(guī)定環(huán)境溫度條件下的電阻值。第六十四張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月6518. 標(biāo)稱工作電流 I指在環(huán)境溫度25時，旁熱式熱敏電阻器的電阻值被穩(wěn)定在某一規(guī)定值時加熱器內(nèi)的電流。19. 標(biāo)稱電壓 它是穩(wěn)壓熱敏電阻器在規(guī)定溫度下標(biāo)稱工作電

48、流所對應(yīng)的電壓值。20. 元件尺寸指熱敏電阻器的截面積A、電極間距離L和直徑d。 17. 最大加熱電流Imax指旁熱式熱敏電阻器上允許通過的最大電流。第六十五張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月66（一）熱敏電阻器的電阻溫度特性（RTT） 1234鉑絲40601201600100101102103104105106RT/溫度T/C熱敏電阻的電阻-溫度特性曲線1-NTC；2-CTR； 3-4 PTC三、熱敏電阻器主要特性TT與RTT特性曲線一致。第六十六張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月67RT、RT0溫度為T、T0時熱敏電阻器的電阻值； BN NTC熱敏電阻的材料常數(shù)。由

49、測試結(jié)果表明，不管是由氧化物材料，還是由單晶體材料制成的NTC熱敏電阻器，在不太寬的溫度范圍（小于450），都能利用該式，它僅是一個經(jīng)驗公式。 1 負電阻溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻器的溫度特性NTC的電阻溫度關(guān)系的一般數(shù)學(xué)表達式為：如果以lnRT、1/T分別作為縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)，則上式是一條斜率為BN ，通過點(1/T，lnRT)的一條直線,如圖。第六十七張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月68105104103102 0-101030507085100120T/C電阻/NTC熱敏電阻器的電阻-溫度曲線材料的不同或配方的比例和方法不同，則BN也不同。用lnRT1/T表示負電阻溫度系數(shù)熱

50、敏電阻溫度特性，在實際應(yīng)用中比較方便。第六十八張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月69為了使用方便，常取環(huán)境溫度為25作為參考溫度（即T0=25），則NTC熱敏電阻器的電阻溫度關(guān)系式：RT/R25BN關(guān)系如下表。02550751001250.511.522.533.5(25C,1)RT / RT0-T特性曲線RT/R25T第六十九張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月70某熱敏電阻阻值與溫度關(guān)系第七十張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月71RTR25BN系數(shù)表RTR25BNR50R2522002600280030003200340036003800400050000

51、.5650.5000.4830.4580.4350.4130.3920.3720.3540.2733.1754.7205.3195.9936.7517.6098.65719.66010.8819.771.9632.2212.3622.5122.6712.8403.0203.2113.4144.6420.3470.2880.2590.2360.2140.1940.1760.1600.1460.0920.2270.1730.1490.1320.1150.1010.0880.0770.0670.0340.1130.0760.0620.0510.0420.0340.0280.0230.0190.007

52、R0R25R75R25R-20R25R150R25R100R25第七十一張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月722.正電阻溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻器的電阻溫度特性其特性是利用正溫度熱敏材料，在居里點附近結(jié)構(gòu)發(fā)生相變引起導(dǎo)電率突變來取得的，典型特性曲線如圖10000100010010050100150200250R20=120R20=36.5R20=12.2PTC熱敏電阻器的電阻溫度曲線T/C電阻/Tp1Tp2Tc=175 C第七十二張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月73PTC熱敏電阻的工作溫度范圍較窄，在工作區(qū)兩端，電阻溫度曲線上有兩個拐點：Tp1和Tp2。當(dāng)溫度低于T

53、p1時，溫度靈敏度低；當(dāng)溫度升高到Tp1后，電阻值隨溫度值劇烈增高（按指數(shù)規(guī)律迅速增大）；當(dāng)溫度升到Tp2時，正溫度系數(shù)熱敏電阻器在工作溫度范圍內(nèi)存在溫度Tc，對應(yīng)有較大的溫度系數(shù)tp 。 經(jīng)實驗證實：在工作溫度范圍內(nèi)，正溫度系數(shù)熱敏電阻器的電阻溫度特性可近似用下面的實驗公式表示：式中 RT、RT0溫度分別為T、T0時的電阻值； BP正溫度系數(shù)熱敏電阻器的材料常數(shù)。若對上式取對數(shù)，則得：以lnRT、T分別作為縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)，便得到下圖。第七十三張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月74 ）可見： 正溫度系數(shù)熱敏電阻器的電阻溫度系數(shù)tp ，正好等于它的材料常數(shù)BP的值。 lnRr1lnR

54、r2BPmRBP=tg=mR/mrT1T2lnRr0mrlnRTT 表示的PTC熱敏電阻器電阻溫度曲線lnRrT若對上式微分，可得PTC熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)tp第七十四張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月75 abcdUmU0I0ImU/VI/mANTC熱敏電阻的靜態(tài)伏安特性（二）熱敏電阻器的伏安特性（UI）熱敏電阻器伏安特性表示加在其兩端的電壓和通過的電流，在熱敏電阻器和周圍介質(zhì)熱平衡（即加在元件上的電功率和耗散功率相等）時的互相關(guān)系。1.負溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻器的伏安特性該曲線是在環(huán)境溫度為T0時的靜態(tài)介質(zhì)中測出的靜態(tài)UI曲線。熱敏電阻的端電壓UT和通過它的電流I有如下關(guān)

55、系：T0環(huán)境溫度；T熱敏電阻的溫升。第七十五張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月76曲線見下圖，它與NTC熱敏電阻器一樣，曲線的起始段為直線，其斜率與熱敏電阻器在環(huán)境溫度下的電阻值相等。這是因為流過電阻器電流很小時，耗散功率引起的溫升可以忽略不計的緣故。當(dāng)熱敏電阻器溫度超過環(huán)境溫度時，引起電阻值增大，曲線開始彎曲。104103102101105Um10110210310010-1ImPTC熱敏電阻器的靜態(tài)伏安特性2正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻器的伏安特性 當(dāng)電壓增至Um時，存在一個電流最大值Im；如電壓繼續(xù)增加，由于溫升引起電阻值增加速度超過電壓增加的速度，電流反而減小，即曲線斜率由

56、正變負。 第七十六張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月77(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)65432112D0.20.5A型B型( j )溫度檢測用的各種熱敏電阻器探頭 1熱敏電阻；2鉑絲；3銀焊；4釷鎂絲；5絕緣柱；6玻璃四、熱敏電阻器的應(yīng)用1、 各種熱敏電阻傳感器結(jié)構(gòu)第七十七張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月782、測表面電阻用的熱敏電阻器安裝方法 圖為測表面溫度用的熱敏電阻器的各種安裝方式。 (a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)油測量物體表面溫度時熱敏電阻器的安裝方式第七十八張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月791234

57、12345Ir/mAU/VUR=IT0RUR=IT1RUR=IT2RUR=IT0R0UR=IT1R1UR=IT2R2IT0IT1IT2自熱電橋測量溫線路3、 熱敏電阻測溫電橋 mAIrRURERrUT第七十九張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月80自熱電橋及其等效電路RTR5R6R3(R1)En+ + U2UTRITEURRr(a)(b)(c)R1EnAR1R2R4R3U+ 第八十張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月81設(shè)計原理：利用半導(dǎo)體PN結(jié)的電流電壓與溫度有關(guān)的特性。優(yōu)點：輸出線性好、測量精度高, 傳感驅(qū)動電路、信號處理電路等都與溫度傳感部分集成在一起,因而封裝后的組

58、件體積非常小,使用方便,價格便宜,故在測溫技術(shù)中越來越得到廣泛應(yīng)用。 本節(jié)簡要介紹IC溫度傳感器的類型、基本原理、主要特性及其應(yīng)用等有關(guān)問題。第四節(jié) IC溫度傳感器第八十一張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月82一、IC溫度傳感器的分類電壓型IC溫度傳感器；電流型IC溫度傳感器，數(shù)字輸出型IC溫度傳感器。電流型IC溫度傳感器是把線性集成電路和與之相容的薄膜工藝元件集成在一塊芯片上,再通過激光修版微加工技術(shù),制造出性能優(yōu)良的測溫傳感器。這種傳感器的輸出電流正比于熱力學(xué)溫度，即1A/K；其次，因電流型輸出恒流，所以傳感器具有高輸出阻抗。其值可達10M。這為遠距離傳輸深井測溫提供了一種新型

59、器件。電壓型IC溫度傳感器是將溫度傳感器基準(zhǔn)電壓、緩沖放大器集成在同一芯片上,制成一四端器件。因器件有放大器；故輸出電壓高、線性輸出為10mV；另外,由于其具有輸出阻抗低的特性；抗干擾能力強，故不適合長線傳輸。這類IC溫度傳感器特別適合于工業(yè)現(xiàn)場測量。第八十二張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月83 電流型IC溫度傳感器的測溫原理，是基于晶體管的PN結(jié)隨溫度變化而產(chǎn)生漂移現(xiàn)象研制的。眾所周知，晶體管PN結(jié)的這種溫漂，會給電路的調(diào)整帶來極大的麻煩。但是，利用PN結(jié)的溫漂特性來測量溫度，可研制成半導(dǎo)體溫度傳感元件。IC溫度傳感器就是依據(jù)半導(dǎo)體的溫漂特性，經(jīng)過精心設(shè)計而制造出來的集成化線性

60、較好的溫度傳感器件。 利用電流I與Tk的正比關(guān)系，通過電流的變化來測量溫度的大小。二、IC溫度傳感器的測溫原理第八十三張，PPT共一百二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月84（一）電壓輸出型集成溫度傳感器AN6701S是日本松下公司生產(chǎn)的電壓輸出型集成溫度傳感器，它有四個引腳，三種連線方式：(a)正電源供電，(b)負電源供電，(c)輸出極性反相。電阻RC用來調(diào)整25下的輸出電壓，使其等于5V，RC的阻值在330k范圍內(nèi)。這時靈敏度可達109110mV/，在-1080范圍內(nèi)基本誤差不1。輸出AN6701 (a)1243RC515VAN6701輸出 (c)10kRC3124515V -+100k10k1