2.1溫度傳感器溫度傳感器應(yīng)用領(lǐng)域01溫度傳感器簡(jiǎn)介02目錄ContentsPART01溫度傳感器應(yīng)用領(lǐng)域1.1溫度傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域溫度傳感器醫(yī)療服務(wù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境檢測(cè)日常生活1.1.1溫度傳感器的汽車應(yīng)用1.1.2溫度傳感器的家用電器應(yīng)用微波爐的溫度傳感器冰箱的溫度傳感器PART02溫度測(cè)量概述溫度測(cè)量概述溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度的表示（或測(cè)量）須有溫度標(biāo)準(zhǔn)，即溫標(biāo)。理論上的熱力學(xué)溫標(biāo)，是當(dāng)前世界通用的國(guó)際溫標(biāo)。溫度測(cè)量概述兩種溫標(biāo)的換算公式為t(℃)＝T（K）－273.15（K）

進(jìn)行間接溫度測(cè)量使用的溫度傳感器，通常是由感溫元件部分和溫度顯示部分組成，如圖所示：溫度傳感器組成框圖t感溫元件溫度顯示溫度測(cè)量概述熱電式傳感器溫度變化轉(zhuǎn)換為電量變化傳感元件的電磁參數(shù)隨溫度變化的特性溫度檢測(cè)方法檢測(cè)方法接觸式非接觸式是否與被測(cè)介質(zhì)接觸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單工作可靠精度高穩(wěn)定性好價(jià)格低廉可測(cè)高溫、腐蝕、有毒、運(yùn)動(dòng)物體及液體表面溫度不干擾被測(cè)溫度場(chǎng)但精度較低，使用不便本講小結(jié)溫度傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域溫度傳感器的工作原理思考題查找一下生活中還有哪些方面涉及溫度傳感器的應(yīng)用，并嘗試了解其工作過(guò)程2.2熱電偶傳感器概念解讀熱電偶傳感器構(gòu)造簡(jiǎn)單較高的精確度和穩(wěn)定性測(cè)溫范圍寬使用方便PART01熱電偶的測(cè)溫原理1.1熱電偶測(cè)溫原理熱電效應(yīng)1.1熱電偶測(cè)溫原理兩種不同材料的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路時(shí)，若兩接點(diǎn)溫度不同，則在該回路中會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)1.2兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)假設(shè)兩種金屬A、B的自由電子密度分別為nA和nB,且nA>nB。當(dāng)兩種金屬相接時(shí)，將產(chǎn)生自由電子的擴(kuò)散現(xiàn)象。達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，在A、B之間形成穩(wěn)定的電位差，即接觸電勢(shì)eAB，如圖所示。兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)1.3單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)對(duì)于單一導(dǎo)體，如果兩端溫度分別為T、TO，且T>TO，如圖所示。導(dǎo)體中的自由電子，在高溫端具有較大的動(dòng)能，因而向低溫端擴(kuò)散，在導(dǎo)體兩端產(chǎn)生了電勢(shì)，這個(gè)電勢(shì)稱為單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)。單一導(dǎo)體溫差電勢(shì)1.3單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)勢(shì)電偶回路中產(chǎn)生的總熱電勢(shì)接觸電勢(shì)示意圖EAB(T,TO)=eAB(T)+eB(T,TO)-eAB(TO)-eA(T,TO)或EAB(t,tO)=eAB(t)+eB(t,tO)-eAB(tO)-eA(t,tO)1.3單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)eAB(T)熱端接觸電勢(shì)eB(T,TO)B導(dǎo)體溫差電勢(shì)eA(T,TO)A導(dǎo)體溫差電勢(shì)eAB(TO)冷端接觸電勢(shì)EAB(T,TO)熱電偶回路中的總電動(dòng)勢(shì)1.3單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)熱電偶的熱電勢(shì)：EAB(T,TO)=eAB(T)-eAB(TO)總的熱電勢(shì)就只與溫度T成單值函數(shù)關(guān)系，即：EAB(T,TO)=eAB(T)-C

=f(T)實(shí)際應(yīng)用時(shí)可通過(guò)熱電偶分度表查出溫度值。分度表是在參考端溫度為00C時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立的熱電勢(shì)與工作端溫度之間的數(shù)值對(duì)應(yīng)關(guān)系。PART02熱電偶的定律1.4熱電偶的基本定律中間導(dǎo)體定律1在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要該導(dǎo)體兩端溫度相等，則熱電偶產(chǎn)生的總熱電勢(shì)不變。可得回路總的熱電勢(shì)EABC(T,TO)=eAB(T)-eAB(TO)=EAB(T,TO)根據(jù)這個(gè)定律，我們可采取任何方式焊接導(dǎo)線，將熱電勢(shì)通過(guò)導(dǎo)線接至測(cè)量?jī)x表進(jìn)行測(cè)量，且不影響測(cè)量精度。中間導(dǎo)體定律示意圖1.4熱電偶的基本定律中間導(dǎo)體定律2在熱電偶測(cè)量回路中，測(cè)量端溫度為T，自由端溫度為TO，中間溫度為ＴO(shè)′T，TO熱電勢(shì)等于T，TO′與TO′，TO熱電勢(shì)的代數(shù)和。即EAB(T,TO)=EAB(T,TO′)+EAB(TO′,TO)運(yùn)用該定律可使測(cè)量距離加長(zhǎng)，也可用于消除熱電偶自由端溫度變化影響。中間溫度定律示意圖1.4熱電偶的基本定律參考電極定律3已知熱電極A、B與參考電極C組成的熱電偶在結(jié)點(diǎn)溫度為(T，T0)時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)分別為EAC(T，T0)、EBC(T，T0)則相同溫度下，由A、B兩種熱電極配對(duì)后的熱電動(dòng)勢(shì)EAB(T，T0)可按下面公式計(jì)算：EAB(T，T0)=EAC(T，T0)-EBC(T，T0)大大簡(jiǎn)化了熱電偶選配電極的工作。例題解析解：設(shè)鉻合金為A，鋁合金為B，鉑為C。即EAC（100℃，0℃）=+3.13mVEBC（100℃，0℃）=-1.02mV則EAB(100℃,0℃)=+4.15mVBIGIDEA當(dāng)T為100℃，T0為0℃時(shí)，鉻合金—鉑熱電偶的E（100℃，0℃）=+3.13mV，鋁合金—鉑熱電偶E（100℃，0℃）為-1.02mV，求鉻合金—鋁合金組成熱電偶的熱電勢(shì)E（100℃，0℃）。本講小結(jié)熱電效應(yīng)熱電偶的三個(gè)基本定律思考題實(shí)際測(cè)量中，必須使冷端溫度恒定，否則計(jì)算出的值就會(huì)產(chǎn)生誤差，大家課后查閱資料，除了我們用到的計(jì)算修正法，還有哪些冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ā?.3金屬熱電阻傳感器概念解讀熱電阻傳感器利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變化而變化的原理進(jìn)行測(cè)溫；主要材料：鉑、銅、鎳；測(cè)量溫度范圍：-220～+850℃特殊：低溫可測(cè)量至1K（-272℃），高溫可測(cè)量至1000℃1.1熱電阻防爆型鉑熱電阻銅熱電阻1.1熱電阻的溫度特性鉑電阻：測(cè)溫精度高，穩(wěn)定性好，得到了廣泛應(yīng)用應(yīng)用溫度范圍：-200～+850℃。在-200～0℃的溫度范圍內(nèi)：Rt=RO[1+At+Bt2+Ct3(t-100)]在0～+850℃的溫度范圍內(nèi)為Rt=RO(1+At+Bt2)1.1熱電阻的溫度特性要確定電阻Rt與溫度t的關(guān)系，首先要確定R0的數(shù)值，R0不同時(shí)，Rt與t的關(guān)系不同。我國(guó)規(guī)定工業(yè)用鉑熱電阻有R0=10Ω和100Ω兩種，分度號(hào)分別為Pt10和Pt100，其中以Pt100為常用。并將Rt-t關(guān)系制成分度表，稱為熱電阻分度表。1.1熱電阻的溫度特性1.1熱電阻的溫度特性銅電阻與溫度間的關(guān)系：

Rt=R0(1+α1t+α2t2+α3t3)由于α2、α3比α1小得多，所以可以簡(jiǎn)化為

Rt≈R0(1+α1t)其中R0分別為50Ω和100Ω，其對(duì)應(yīng)分度號(hào)為Cu50和Cu1001.2熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu)熱電阻傳感器組成：電阻體、絕緣管、保護(hù)套管、引線和接線盒。1.3保護(hù)套管和電阻體保護(hù)套管：金屬制成。電阻體：鉑電阻絲繞在開(kāi)槽云母板上制成的云母型鉑電阻螺旋形鉑電阻絲封裝在陶瓷管中制成的陶瓷型鉑電阻鉑電阻絲燒制在特殊玻璃體上制成的玻璃型鉑電阻鉑漿印制在陶瓷片上制成的厚膜元件鉑電阻1.3保護(hù)套管和電阻體鉑電阻傳感器連接到檢測(cè)儀表的引線較長(zhǎng)時(shí)，引線電阻的變化會(huì)使測(cè)量結(jié)果有較大誤差。為減小誤差，可采用三線式電橋連接法測(cè)量電路或四線電阻測(cè)量電路。1.3保護(hù)套管和電阻體

三線式電橋連接法測(cè)量電路1.3保護(hù)套管和電阻體三線式電橋連接法測(cè)量電路Pt100鉑電阻Rt與高精度電阻R1、R2、R3組成電橋電路。引線A-A的電阻Rw1串聯(lián)在Rt橋臂，引線B1-B1的電阻Rw2串聯(lián)在R3橋臂，由于引線種類相同，電阻變化也相同，即相鄰橋臂電阻變化相同，不影響電橋平衡。1.3保護(hù)套管和電阻