溫度傳感器課件

1、關(guān)于溫度傳感器第一張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第一章 溫度傳感器主要內(nèi)容：電阻型溫度傳感器熱電阻熱敏電阻熱電偶熱電偶的基本原理熱電偶的種類和結(jié)構(gòu)熱電偶的實(shí)用測量電路溫度傳感器的應(yīng)用第二張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第一章 溫度傳感器溫度傳感器是一種將溫度變化轉(zhuǎn)換為電學(xué)量變化的裝置，用于檢測溫度和熱量，也叫做熱電式傳感器。溫度傳感器的用途溫度測量溫度控制溫度補(bǔ)償?shù)谌龔?，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第一章 溫度傳感器熱傳遞的方式傳導(dǎo)：指熱量在固體內(nèi)或靜止的液體內(nèi)通過擴(kuò)散來傳播的方式。對(duì)流：對(duì)流是指熱量通過液體或氣體的運(yùn)動(dòng)來傳遞?？煞譃樽杂蓪?duì)流和強(qiáng)制對(duì)流。自由對(duì)流

2、是指由于流體間存在溫度梯度而使其產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)來傳遞熱量。強(qiáng)制對(duì)流指通過外界使流體運(yùn)動(dòng)來傳遞熱量。輻射：是指熱量通過電磁波的發(fā)射來傳遞。第四張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第一章 溫度傳感器在各種熱電式傳感器中，以將溫度量轉(zhuǎn)換為電勢(shì)和電阻的方法最為普遍。熱電偶將溫度變化轉(zhuǎn)換為電勢(shì)變化熱電阻將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值的變化熱釋電傳感器、紅外傳感器將熱輻射轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的變化第五張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1.1 電阻型溫度傳感器幾乎所有導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率都隨本身溫度的變化而變化熱電阻效應(yīng)利用溫度與電阻之間的函數(shù)關(guān)系，將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化，進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為其它電參量的變化，從而實(shí)現(xiàn)溫

3、度的電測量利用這一原理制成的溫度敏感元件稱為熱電阻熱電阻材料分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻第六張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1.1.1 熱電阻工作原理電阻溫度特性方程對(duì)于絕大多數(shù)金屬導(dǎo)體，并不是一個(gè)常數(shù)，而是溫度的函數(shù)在一定的溫度范圍內(nèi)， 可近似看作一個(gè)常數(shù)不同的金屬導(dǎo)體， 保持常數(shù)所對(duì)應(yīng)的溫度范圍不同第七張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1.1.1 熱電阻對(duì)感溫元件材料的要求材料的電阻溫度系數(shù)要大在測溫范圍內(nèi)，材料的物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定在測溫范圍內(nèi)，電阻溫度系數(shù)保持為常數(shù)，便于實(shí)現(xiàn)溫度表的線性刻度特性具有較大的電阻率，以利于減少熱電阻的體積，減小熱慣性良好的可加工性，特性復(fù)現(xiàn)

4、性好，容易復(fù)制常用的材料有鉑、銅、鐵和鎳第八張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月常見的熱電阻鉑熱電阻一般用于高精度工業(yè)測量標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì)，常用作溫度基準(zhǔn)長時(shí)間穩(wěn)定的溫度重現(xiàn)性銅熱電阻溫度范圍較窄良好的性價(jià)比常用于對(duì)溫度測量精度要求不高的場合其他熱電阻第九張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月幾種金屬的溫度特性曲線第十張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月熱電阻圖片及結(jié)構(gòu)示意圖普通鎧裝熱電阻第十一張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1.1.1 熱電阻熱電阻的測量電路三線連接法四線連接法第十二張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1.1.2 熱敏電阻熱敏電阻是用某種金屬氧化

5、物為基體原料，加入一些添加劑，采用陶瓷工藝制成的具有半導(dǎo)體特性的電阻器半導(dǎo)體比金屬具有更大的電阻溫度系數(shù)熱敏電阻的類型正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻，常用作限流元件負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻，常用于自動(dòng)控制及電子線路的熱補(bǔ)償線路中臨界溫度系數(shù)(CTR)熱敏電阻，主要用作溫度開關(guān)第十三張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月三種熱敏電阻的電阻溫度特性第十四張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月熱敏電阻的特性參數(shù)標(biāo)稱電阻值（R25）熱敏電阻在25時(shí)的零功率狀態(tài)下的阻值。電阻溫度系數(shù)（T）在規(guī)定的溫度下，單位溫度變化使熱敏電阻的阻值變化的相對(duì)值第十五張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月熱

6、敏電阻的特性參數(shù)時(shí)間常數(shù)（）熱敏電阻在零功率測量狀態(tài)下，當(dāng)環(huán)境溫度突變時(shí)，熱敏電阻的阻值從起始值變化到最終變化量的63時(shí)所需的時(shí)間額定功率（PE）指在標(biāo)準(zhǔn)壓力和規(guī)定的最高環(huán)境溫度下，熱敏電阻長期連續(xù)工作所允許的最大耗散功率第十六張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月熱敏電阻的特性參數(shù)熱容量（C）熱敏電阻的溫度變化1所需吸收或釋放的熱量耗散系數(shù)（H）指熱敏電阻的溫度與周圍介質(zhì)的溫度相差1 時(shí)所耗散的功率能量靈敏度（G）使熱敏電阻的阻值變化1所需耗散的功率第十七張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月熱敏電阻的主要特性溫度特性熱敏電阻的電阻隨溫度變化之間的關(guān)系特性伏安特性在穩(wěn)態(tài)情況下，通過熱

7、敏電阻的電流I與其兩端之間電壓U的關(guān)系，稱為熱敏電阻的伏安特性安時(shí)特性表示熱敏電阻在不同的外加電壓下，電流達(dá)到穩(wěn)定最大值所需的時(shí)間。第十八張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月熱敏電阻的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)電阻溫度系數(shù)大靈敏度高熱容量小響應(yīng)速度快分辨率很高缺點(diǎn)互換性差熱電特性非線性大第十九張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1.1.4電阻式溫度傳感器的應(yīng)用溫度檢測及指示溫度補(bǔ)償過熱保護(hù)自動(dòng)延時(shí)電路控溫電路降溫報(bào)警器第二十張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1.2 熱電偶熱電偶是將溫度量轉(zhuǎn)換為電勢(shì)大小的熱電式傳感器熱電偶體現(xiàn)的是熱電效應(yīng)應(yīng)用：廣泛用于測量1001300范圍內(nèi)的溫度根據(jù)需要可

8、以用來測量更高或更低的溫度第二十一張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1.2 熱電偶特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單使用方便精度高熱慣性小可測量局部溫度便于遠(yuǎn)距離傳送與集中檢測、自動(dòng)記錄第二十二張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1.2.1 熱電偶的基本原理熱電效應(yīng)1823年由塞貝克（Seebeck）發(fā)現(xiàn)在兩種不同的金屬所組成的閉合回路中，當(dāng)兩接觸處的溫度不同時(shí)，回路中就要產(chǎn)生熱電勢(shì)，稱為塞貝克電勢(shì)。這個(gè)物理現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)TAT0B第二十三張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1.2.1 熱電偶的基本原理兩種不同材料的導(dǎo)體兩端聯(lián)接在一起，一端稱為工作端或熱端(T)，測溫時(shí)置于被測溫度場中；另一

9、端稱為參考端或冷端(T0)，通常恒定在某一溫度。此時(shí)在這個(gè)回路中將產(chǎn)生一個(gè)與溫度T、T0、以及導(dǎo)體材料性質(zhì)有關(guān)的電勢(shì)EAB(T,T0)，然后可以利用這個(gè)熱電效應(yīng)來測量溫度。把由兩種不同材料構(gòu)成的上述熱電變換元件稱為熱電偶，A和B兩種不同的導(dǎo)體稱為熱電極第二十四張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1.2.1 熱電偶的基本原理實(shí)驗(yàn)證明，回路的總熱電勢(shì)為式中為熱電勢(shì)率或塞貝克系數(shù)，其值隨熱電極材料和兩接點(diǎn)的溫度而定熱電效應(yīng)產(chǎn)生的電勢(shì)由珀?duì)柼?yīng)（接觸電勢(shì)）和湯姆遜效應(yīng)（溫差電勢(shì)）兩部分組成第二十五張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1.2.1 熱電偶的基本原理珀?duì)柼?yīng)（接觸電勢(shì)）將同溫

10、度的兩種不同的金屬互相接觸，由于不同金屬內(nèi)自由電子的密度不同，在兩金屬的接觸處會(huì)發(fā)生自由電子的擴(kuò)散現(xiàn)象，直至在接點(diǎn)處建立起平衡電場兩種不同金屬的接點(diǎn)處產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱為珀?duì)柼妱?shì)，又稱接觸電勢(shì)EAB(T)ABu第二十六張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1.2.1 熱電偶的基本原理湯姆遜效應(yīng)（溫差電勢(shì)）當(dāng)勻質(zhì)棒狀導(dǎo)體兩端存在溫度梯度時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)自由電子將從溫度高的一端向溫度低的一端擴(kuò)散，從而使棒內(nèi)建立起平衡電場。電場產(chǎn)生的電勢(shì)稱為湯姆遜電勢(shì)或溫差電勢(shì)當(dāng)勻質(zhì)導(dǎo)體兩端的溫度分別是T、T0時(shí)，溫差電勢(shì)為第二十七張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1.2.1 熱電偶的基本原理湯姆遜效應(yīng)（溫差電

11、勢(shì)）回路的溫差電勢(shì)為如果兩接點(diǎn)溫度相同，則溫度電勢(shì)為零。第二十八張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1.2.1 熱電偶的基本原理總熱電勢(shì)如果熱電偶兩個(gè)電極的材料相同，兩個(gè)接點(diǎn)溫度不同，不會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)如果兩個(gè)電極的材料不同，但兩接觸點(diǎn)溫度相同，也不會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)第二十九張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1.2.1 熱電偶的基本原理當(dāng)熱電偶兩個(gè)電極的材料不同，且A、B固定后，熱電勢(shì)EAB(T,T0)便為兩接點(diǎn)溫度T和T0的函數(shù)，即當(dāng)T0保持不變，則熱電勢(shì)EAB(T,T0)便為熱電偶熱端溫度T的單值函數(shù)熱電偶測溫的基本公式第三十張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月熱電偶的基本定律均質(zhì)導(dǎo)

12、體定律兩種均質(zhì)金屬組成的熱電偶，其電勢(shì)大小與熱電極直徑、長度及沿?zé)犭姌O長度上的溫度分布無關(guān)，只與熱電極材料和兩端溫度有關(guān)如果材質(zhì)不均勻，則當(dāng)熱電極上各處溫度不同時(shí)，將產(chǎn)生附加的熱電勢(shì)，造成無法估計(jì)的測量誤差，因此，熱電極材料的均勻性是衡量熱電偶質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。解決溫度分布對(duì)熱電偶熱電勢(shì)的影響問題第三十一張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月熱電偶的基本定律標(biāo)準(zhǔn)電極定律兩種金屬組成熱電偶的熱電勢(shì)可以用它們分別與第三種金屬組成熱電偶的熱電勢(shì)之差來表示TAT0BTAT0CTBT0C第三十二張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月熱電偶的基本定律中間導(dǎo)體定律在熱電偶回路中插入第三、四種導(dǎo)體，

13、只要插入導(dǎo)體的兩端溫度相等，且插入導(dǎo)體是均質(zhì)的，則無論插入導(dǎo)體的溫度分布如何，都不影響原來熱電偶的熱電勢(shì)的大小解決熱電勢(shì)的測量問題TT0T0ABC第三十三張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月熱電偶的基本定律中間溫度定律熱電偶在接點(diǎn)溫度為T，T0時(shí)的熱電勢(shì)等于該熱電偶在接點(diǎn)溫度為T，Tn和Tn，T0時(shí)的熱電勢(shì)的代數(shù)和中間溫度定律是制訂分度表的理論基礎(chǔ)第三十四張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1.2.2 熱電偶的類型及結(jié)構(gòu)熱電極材料的基本要求熱電特性穩(wěn)定，即熱電勢(shì)與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系不變熱電勢(shì)要足夠大，易于測量，有較高的準(zhǔn)確度熱電勢(shì)與溫度為單值關(guān)系，最好為線性關(guān)系，或簡單的函數(shù)關(guān)系電阻溫

14、度系數(shù)和電阻率要小物理性能穩(wěn)定，化學(xué)成分均勻，不易氧化和腐蝕材料的復(fù)制性好材料的機(jī)械強(qiáng)度要高第三十五張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1.2.2 熱電偶的類型及結(jié)構(gòu)熱電偶類型熱電偶的類型、規(guī)格、結(jié)構(gòu)品種繁多，可以按不同的分類觀點(diǎn)進(jìn)行分類，如按使用溫度、熱電極材料、用途、結(jié)構(gòu)等。熱電偶的結(jié)構(gòu)形式普通型熱電偶鎧裝熱電偶小慣性熱電偶薄膜熱電偶表面熱電偶第三十六張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償恒溫法分度表通常只提供冷端溫度為0的熱電勢(shì)冷端恒溫時(shí)，熱電勢(shì)偏差為常數(shù)電壓補(bǔ)償或修正第三十七張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償冷端自動(dòng)補(bǔ)償法第三十

15、八張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1.2.3 熱電偶的實(shí)用測量電路單點(diǎn)溫度測量電路兩點(diǎn)間溫差的測量電路平均溫度測量電路若干點(diǎn)溫度之和測量電路第三十九張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月熱電偶實(shí)物圖片工業(yè)測溫用的熱電偶，其基本構(gòu)造包括熱電偶絲材、絕緣管、保護(hù)管和接線盒等。 第四十張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月熱電偶（阻）實(shí)物圖片第四十一張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月壓簧式固定熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖第四十二張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月鎧裝熱電偶結(jié)構(gòu)第四十三張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月熱電偶應(yīng)用實(shí)例塑膠射出成型機(jī)應(yīng)用第四十四張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月熱電式傳感器應(yīng)用實(shí)例焊接熱循環(huán)測試與分析系統(tǒng)第四十五張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于202