傳感與檢測技術(shù)CH2

1、正版可修改PPT課件傳感與檢測技術(shù)CH2 傳感與檢測技術(shù)模塊二 溫度傳感器的應(yīng)用模塊二 溫度傳感器的應(yīng)用模塊學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握溫度傳感器的種類、特性、主要參數(shù)和選用方法；2.能熟練對溫度傳感器進(jìn)行檢測；3.能正確安裝使用溫度傳感器；4.能分析溫度傳感器的信號檢測和轉(zhuǎn)換電路工作原理，并能進(jìn)行熟練調(diào)試。項目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用任務(wù)描述：利用熱敏電阻制作和調(diào)試冰箱溫度測量電路，測溫范圍-1030時誤差不大于1。項目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.能根據(jù)熱敏電阻溫度傳感器特性正確選用熱敏電阻；2.能識別和檢測熱敏電阻質(zhì)量；3.能分析熱敏電阻測溫電路的信號檢測和轉(zhuǎn)換電路的工

2、作原理；4.掌握溫度表測溫電路的調(diào)試方法。項目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：工具：電烙鐵、鑷子、偏口鉗、螺絲刀等常用電子裝接工具。儀器、儀表：穩(wěn)壓電源、萬用表、水銀溫度計。項目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用器件、材料：表2-1元件、材料清單序號名稱型號單位數(shù)量1熱敏電阻NTC10K個12集成運算放大器LM358個13微調(diào)電位器5k個24電壓表頭5V個15電阻20K個26電阻10K個27電阻51K個28電阻200K個29盛水容器大于1升個110焊錫絲米111電路板或面包板75mm*150mm塊12導(dǎo)線米213松香盒1項目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用任務(wù)一熱敏電阻的識別、檢

3、測和選用知識準(zhǔn)備：1.熱敏電阻的特性熱敏電阻由金屬氧化物或陶瓷半導(dǎo)體材料經(jīng)成型、燒結(jié)等工藝制成或由碳化硅材料制成按其特性來說可分為兩類一類是其阻值隨溫度升高而增大稱為正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC另一類是其阻值隨溫度的升高而減小稱為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTC。項目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用NTC熱敏電阻的阻值R與溫度TK之間的關(guān)系式為:Rt=R0exp(B1/T-1/T0)（2.1）式中：R0熱力學(xué)溫度為T0K時的電阻值B為常數(shù)一般為30005000。不同型號NTC熱敏電阻的測溫范圍不同一般為-50+300。項目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用2.熱敏電阻溫度傳感器的優(yōu)缺點優(yōu)點：靈敏度高(即

4、溫度每變化一度時電阻值的變化量大)價格低廉。項目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用缺點:（1）線性度較差尤其是突變型正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC的線性度很差通常作為開關(guān)器件用于溫度開關(guān)、限流或加熱元件負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTC經(jīng)過采取工藝措施線性有所改善在一定溫度范圍內(nèi)可近似為線性當(dāng)作溫度傳感器可用于小溫度范圍內(nèi)的低精度測量如空調(diào)器、冰箱等。項目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用（2）互換性差。由于制造上的分散性同一型號不同個體的熱敏電阻其特性不盡相同R0相差3%5%B值相差3%左右。通常測試儀表和傳感器由廠方配套調(diào)試、供應(yīng)出廠后不可互換。3存在老化、阻值緩變現(xiàn)象。因此以熱敏電阻為傳感器溫度儀表一般

5、每23年需要校驗一次。項目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用應(yīng)用熱敏電阻器時，必須對它的幾個比較重要的參數(shù)進(jìn)行測試。一般來說，熱敏電阻器對溫度的敏感性高，所以不宜用表來測量它的阻值。這是因為萬用表的工作電流比較大，流過熱敏電阻器時會發(fā)熱而使阻值改變。但用萬用表也可簡易判斷熱敏電阻器能否工作，具體熱敏電阻器的檢測方法如下：項目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用將萬用表撥到歐姆擋（視標(biāo)稱電阻值確定擋位），用鱷魚夾代替表筆分別夾住熱敏電阻器的兩個引腳，記下此時的阻值；然后用手捏住熱敏電阻器，觀察萬用表示數(shù)，此時會看到顯示的數(shù)據(jù)（指針會慢慢移動）隨著溫度的升高而改變，這表明電阻值在逐漸改變（負(fù)溫度系數(shù)

6、熱敏電阻器阻值會變小，正溫度系數(shù)熱敏電阻器阻值會變大）。當(dāng)阻值改變到一定數(shù)值時，顯示數(shù)據(jù)會（指針）逐漸穩(wěn)定。若環(huán)境溫度接近體溫，則采用這種方法就不靈。這時可用電烙鐵或者開水杯靠近或緊貼熱敏電阻器進(jìn)行加熱，同樣會看到阻值改變。這樣，則可證明這只溫度系數(shù)熱敏電阻器是好的。項目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用用萬用表檢測負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器時，需要注意熱敏電阻器上的標(biāo)稱阻值與萬用表的讀數(shù)不一定相等。這是由于標(biāo)稱阻值是用專用儀器在25的條件下測得的，而用萬用表測量時有一定的電流通過熱敏電阻器而產(chǎn)生熱量，而且環(huán)境溫度不一定正是25，所以不可避免地會產(chǎn)生誤差。項目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用任務(wù)實

7、施：檢測并記錄熱敏電阻的好壞。任務(wù)二熱敏電阻式溫度表電路制作（可用萬能電路板制作電路，也可用面包板或模塊制作電路。）知識準(zhǔn)備：1、焊接方法：（1）準(zhǔn)備施焊準(zhǔn)備好焊錫絲和烙鐵。此時特別強調(diào)的施烙鐵頭部要保持干凈，即可以沾上焊錫（俗稱吃錫）。項目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用（2）加熱焊件將烙鐵接觸焊接點，注意首先要保持烙鐵加熱焊件各部分，例如印制板上引線和焊盤都使之受熱，其次要注意讓烙鐵頭的扁平部分（較大部分）接觸熱容量較大的焊件，烙鐵頭的側(cè)面或邊緣部分接觸熱容量較小的焊件，以保持焊件均勻受熱。項目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用（3）熔化焊料當(dāng)焊件加熱到能熔化焊料的溫度后將焊絲置于焊點，

8、焊料開始熔化并潤濕焊點。（4）移開焊錫當(dāng)熔化一定量的焊錫后將焊錫絲移開。（5）移開烙鐵當(dāng)焊錫完全潤濕焊點后移開烙鐵，注意移開烙鐵的方向應(yīng)該是大致45的方向。項目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用2.焊接注意事項（1）選用合適的焊錫，應(yīng)選用焊接電子元件用的低熔點焊錫絲。（2）助焊劑，用25%的松香溶解在75%的酒精（重量比）中作為助焊劑。（3）電烙鐵使用前要上錫，具體方法是：將電烙鐵燒熱，待剛剛能熔化焊錫時，涂上助焊劑，再用焊錫均勻地涂在烙鐵頭上，使烙鐵頭均勻的吃上一層錫。（4）焊接方法，把焊盤和元件的引腳用細(xì)砂紙打磨干凈，涂上助焊劑。用烙鐵頭沾取適量焊錫，接觸焊點，待焊點上的焊錫全部熔化并浸沒

9、元件引線頭后，電烙鐵頭沿著元器件的引腳輕輕往上一提離開焊點。項目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用（5）焊接時間不宜過長，否則容易燙壞元件，必要時可用鑷子夾住管腳幫助散熱。（6）焊點應(yīng)呈正弦波峰形狀，表面應(yīng)光亮圓滑，無錫刺，錫量適中。（7）焊接完成后，要用酒精把線路板上殘余的助焊劑清洗干凈，以防炭化后的助焊劑影響電路正常工作。（8）集成電路應(yīng)最后焊接，電烙鐵要可靠接地，或斷電后利用余熱焊接?；蛘呤褂眉呻娐穼Ｓ貌遄?，焊好插座后再把集成電路插上去。項目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用項目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用任務(wù)實施：按圖2-3將電路焊接在實驗板上認(rèn)真檢查電路正確無誤后接好熱敏電阻

10、和電壓表頭。任務(wù)三熱敏電阻式溫度表電路調(diào)試知識準(zhǔn)備：由固定電阻R1、R2、熱敏電阻RT及R3+VR1構(gòu)成測溫電橋把溫度的變化轉(zhuǎn)化成微弱的電壓變化再由運算放大器LM358進(jìn)行差動放大運算放大器的輸出端接5V的直流電壓表頭用來顯示溫度值。電阻R1與熱敏電阻RT的節(jié)點接運放的反相輸入端當(dāng)被測溫度升高時該點電位降低運放輸出電壓升高表頭指針偏轉(zhuǎn)角度增大以指示較高的溫度值反之當(dāng)被測溫度降低時表頭指針偏轉(zhuǎn)角度減小以指示較低的溫度值。項目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用VR1用于調(diào)“0”VR2用于調(diào)節(jié)放大器的增益即分度值。調(diào)試方法步驟如下：1準(zhǔn)備盛水容器、冷水、60以上熱水、水銀溫度計、攪棒等。把傳感器和水

11、銀溫度計放入盛水容器中接通電路電源。加入冷水和熱水不斷攪動通過調(diào)節(jié)冷、熱水比例使水溫為20。調(diào)節(jié)電路的VR1使表頭指針正向偏轉(zhuǎn)，然后回調(diào)VR1使指針返回指針剛剛指到0V刻度上時停止調(diào)節(jié)(表頭指示的起點為定為20)。2.容器中加熱水和冷水不斷攪動把水溫調(diào)整到30通過調(diào)節(jié)電路的VR2使表頭指針指在5V刻度上。3.重復(fù)1、2步驟23次調(diào)試完成。電壓表頭指示的電壓值乘以2再加上20就等于所測溫度。項目一 熱敏電阻在冰箱溫度控制中的應(yīng)用4.檢驗在2030范圍內(nèi)的任一溫度點水銀溫度計的讀數(shù)與指針式溫度表的讀數(shù)是否一致誤差應(yīng)不大于1。注意調(diào)試過程中要不斷攪動以使傳感器與水銀溫度計感受同一溫度同時要要等水銀溫

12、度計的讀數(shù)穩(wěn)定后再調(diào)試電路。由于熱敏電阻是一個電阻電流流過它時會產(chǎn)生一定的熱量因此電路設(shè)計時應(yīng)確保流過熱敏電阻的電流不能太大以防止熱敏電阻自熱過度否則系統(tǒng)測量的是熱敏電阻發(fā)出的熱度而不是被測介質(zhì)的溫度。項目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用任務(wù)描述：本項目利用PN結(jié)溫度傳感器制作和調(diào)試溫室大棚溫度測量電路，測溫范圍-4050時誤差不大于1。項目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.能根據(jù)PN結(jié)溫度傳感器特性正確選用PN結(jié)溫度傳感器；2.能識別和檢測PN結(jié)溫度傳感器質(zhì)量；3.能分析PN結(jié)溫度傳感器測溫電路的信號檢測和轉(zhuǎn)換電路的工作原理；4.掌握PN結(jié)溫度傳感器應(yīng)用電路的調(diào)試方法。項

13、目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：工具：電烙鐵、鑷子、偏口鉗、螺絲刀等常用電子裝接工具。儀器、儀表：穩(wěn)壓電源、萬用表、水銀溫度計。器件、材料：項目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用表2-3元件、材料清單序號名稱型號單位數(shù)量1PN結(jié)溫度傳感器2DWM1型個12集成運算放大器LM358個13微調(diào)電位器5k個24電壓表頭5V個15電阻20K個26電阻10K個27電阻51K個28電阻200K個29盛水容器大于1升個110焊錫絲米111電路板或面包板75mm*150mm塊12導(dǎo)線米213松香盒1項目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用任務(wù)一PN結(jié)溫度傳感器的識別、檢測和選用知識準(zhǔn)備：PN

14、結(jié)溫度傳感器是利用PN結(jié)的電壓隨溫度成近似線性變化這一特性實現(xiàn)對溫度的檢測、提主制和補償?shù)裙δ?。可直接用半?dǎo)體二極管或?qū)雽?dǎo)體三極管接成二極管（將三極管的集電極與基極短接，利用BE結(jié)作為感溫器件）做成PN結(jié)溫度傳感器。這種傳感器的測溫范圍為-50150C。與其他的溫度傳感器相比有較好的線性度，且尺寸小，響應(yīng)快，只敏度高，熱時間常數(shù)小，因此用途較廣。項目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用例如硅管的PN結(jié)的結(jié)電壓在溫度每升高1C時，下降約2mV(而一般熱電偶的溫度靈敏度僅為3-50V/C)，在一定的電流下，PN結(jié)的正向電壓與溫度之間的線性關(guān)系更接近理論推導(dǎo)值。例如砷化鎵和硅溫敏二極管在1-400

15、K范圍內(nèi)的溫度特性表現(xiàn)為良好的線性。項目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用1.溫敏二極管的基本特性項目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用對于不同的工作電流，溫敏二極管的基本特性，即UF-T關(guān)系是不同的；但是UF-T之間總是線性關(guān)系。如圖2-4 DWM1型溫敏二極管，在恒流下，UF-T在-50+150范圍內(nèi)，呈很好的線性關(guān)系。溫敏三極管，晶體管發(fā)射結(jié)上的正向電壓隨溫度上升而近似線性下降，這種特性與二極管十分相似。晶體管的T-UBE關(guān)系比二極管的TU關(guān)系更符合理想情況，所以表現(xiàn)出更好的電壓-溫度線性關(guān)系。項目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用2PN結(jié)溫度傳感器的特點優(yōu)點：靈敏地高，線性好，價

16、格低廉缺點：特性隨個體不同而有差異，一致性差。項目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用3PN結(jié)溫度傳感器的檢測方法檢測溫敏二極管的極性，可以通過二極管管腳的長短進(jìn)行判斷，長腳為正極，短腳為負(fù)極；若管腳已做處理，不能直觀判斷，可以選用MF10型萬用表，將其擋位開關(guān)撥到歐姆擋R100，用鱷魚夾代替表筆分別夾住溫敏二極管的兩引腳，若測得阻值一大一小，則管子是正常的。項目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用3PN結(jié)溫度傳感器的檢測方法阻值小的那次，黑色表筆接的是溫敏二極管的正極，紅色表筆接的是二極管的負(fù)極。在環(huán)境溫度明顯低于體溫時，進(jìn)行讀數(shù)；用手捏住熱敏二極管，可看到表針指示的阻值逐漸減??；松開手后，

17、阻值加大，逐漸復(fù)原。這樣的熱敏二極管可以選用（最高工作溫度100左右）。項目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用任務(wù)實施：檢測并記錄PN結(jié)溫度傳感器的好壞。任務(wù)二PN結(jié)溫度傳感器式溫度表電路制作（可用萬能電路板制作電路，也可用面包板或模塊制作電路。）項目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用知識準(zhǔn)備：PN結(jié)溫度傳感器是有極性的，有正負(fù)之分。流過PN結(jié)溫度傳感器的電流可選用100uA左右。PN結(jié)溫度傳感器在0時的輸出電壓不是為0伏，而是700mv左右，并隨著溫度的升高而降低。PN結(jié)溫度傳感器在常溫區(qū)使用（-50200）溫度范圍的選取應(yīng)按實際需要來確定。PN結(jié)溫度傳感器的輸出信號較大，每度有2mv左

18、右，因此可依據(jù)實際應(yīng)用情況是否要加放大電路的。項目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用項目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用任務(wù)實施：按圖2-5將電路焊接在實驗板上認(rèn)真檢查電路正確無誤后接好PN結(jié)溫度傳感器和電壓表頭。項目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用任務(wù)三PN結(jié)溫度傳感器式溫度表電路調(diào)試知識準(zhǔn)備：由固定電阻R1、R2、溫敏二極管VD1及R3+VR1構(gòu)成測溫電橋把溫度的變化轉(zhuǎn)化成微弱的電壓變化再由運算放大器LM358進(jìn)行差動放大運算放大器的輸出端接5V的直流電壓表頭用來顯示溫度值。電阻R1與溫敏二極管VD1的節(jié)點接運放的反相輸入端當(dāng)被測溫度升高時該點電位降低運放輸出電壓升高表頭指針偏轉(zhuǎn)

19、角度增大以指示較高的溫度值反之當(dāng)被測溫度降低時表頭指針偏轉(zhuǎn)角度減小以指示較低的溫度值。項目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用VR1用于調(diào)“0”VR2用于調(diào)節(jié)放大器的增益即分度值。調(diào)試方法步驟如下：1準(zhǔn)備盛水容器、冷水、60以上熱水、水銀溫度計、攪棒等。把做好防水措施的溫敏二極管和水銀溫度計放入盛水容器中接通電路電源。加入冷水和熱水不斷攪動通過調(diào)節(jié)冷、熱水比例使水溫為20。調(diào)節(jié)電路的VR1使表頭指針正向偏轉(zhuǎn)，然后回調(diào)VR1使指針返回指針剛剛指到0V刻度上時停止調(diào)節(jié)(表頭指示的起點為定為20)。項目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用2.容器中加熱水和冷水不斷攪動把水溫調(diào)整到30通過調(diào)節(jié)電路的V

20、R2使表頭指針指在5V刻度上。3.重復(fù)1、2步驟23次調(diào)試完成。電壓表頭指示的電壓值乘以2再加上20就等于所測溫度。4.檢驗在2030范圍內(nèi)的任一溫度點水銀溫度計的讀數(shù)與指針式溫度表的讀數(shù)是否一致誤差應(yīng)不大于1。項目二PN結(jié)溫度傳感器在溫室大棚中的應(yīng)用任務(wù)實施：按照上述步驟進(jìn)行電路調(diào)試，并將結(jié)果填在下表內(nèi)。項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用任務(wù)描述：利用熱電偶制作和調(diào)試溫度表電路，測溫范圍-50100時誤差不大于1。項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.能根據(jù)熱電偶溫度傳感器特性正確選用熱電偶；2.能識別和檢測熱電偶質(zhì)量；3.能分析熱電偶測溫電路的信號檢測和轉(zhuǎn)換電路的工作

21、原理；4.掌握溫度表測溫電路的調(diào)試方法。項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：工具：電烙鐵、鑷子、偏口鉗、螺絲刀等常用電子裝接工具。儀器、儀表：穩(wěn)壓電源、萬用表、水銀溫度計。器件、材料：項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用表2-6元件、材料清單序號名稱型號單位數(shù)量1熱電偶銅-康銅個12集成運算放大器LM324個23微調(diào)電位器500個14電壓表頭5V個15電阻10K個26電阻9.1K個27電阻100K個18電阻200K個19電容0.1vf個210盛水容器大于1升個111焊錫絲米112電路板或面包板75mm*150mm塊13導(dǎo)線米214松香盒1項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)

22、用任務(wù)一熱電偶的識別、檢測和選用知識準(zhǔn)備：熱電偶傳感器的實物如圖2-6所示項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用熱電偶原理兩種不同材料的導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)A與B的兩端分別相接形成閉合回路，就構(gòu)成了熱電偶，如圖2-7所示。項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用當(dāng)兩接點分別放置在不同的溫度T和T0時，則在電路中就會產(chǎn)生熱電動勢，形成回路電流。這種現(xiàn)象稱為賽貝克效應(yīng)，或稱為熱電效應(yīng)。產(chǎn)生的熱電動勢由兩個接點的接觸電動勢和同一導(dǎo)體的溫差電動勢兩部分組成，但因在熱電偶閉合回路中兩個溫差電動勢相互抵消，故熱電動勢就等于接觸電

23、動勢E(T，T0)。熱電動勢E的大小隨T和T0的變化而變化，三者之間具有確定的函數(shù)關(guān)系，因而測得熱電動勢的大小就可以推算出被測溫度。項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用熱電偶就是基于這一原理來測溫的。熱電偶通常用于高溫測量，置于被測溫度介質(zhì)中的一端(溫度為T)稱為熱端或工作端；另一端(溫度為T0)稱為冷端或自由端，冷端通過導(dǎo)線與溫度指示儀表相連。根據(jù)熱電動勢與溫度的函數(shù)關(guān)系，制成熱電偶分度表，分度表是自由端溫度在0時的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。熱電偶兩根導(dǎo)體(或稱熱電極)的選材不僅要求熱電動勢要大，以提高靈敏度，又要具有較好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。常用的熱電偶有：鉑銠-鉑

24、、銅-銅鎳、鎳鉻-鎳硅等。項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用2、關(guān)于熱電偶的三個基本定律（1）均質(zhì)導(dǎo)體定律由同一種均質(zhì)導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)兩端焊接組成閉合回路，無論導(dǎo)體截面如何及溫度如何分布，將不產(chǎn)生接觸電動勢，溫差電動勢相抵消，回路中總電勢為零?？梢?，熱電偶必須由兩種不同的均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體構(gòu)成。若熱電極材料不均勻，由于溫度梯度存在，將會產(chǎn)生附加熱電動勢。項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用（2）中間溫度定律熱電偶回路兩接點(溫度為T、T0)間的熱電動勢，等于熱電偶在溫度為T、T1時的熱電動勢與在溫度為T、T0時的熱電動勢的代數(shù)和。T1稱為中間溫度。由于熱電偶ET之間通常呈非線性關(guān)系，當(dāng)

25、冷端溫度不為0時，不能利用已知回路實際熱電動勢E(T，T0)直接查表求取熱端溫度值；也不能利用已知回路實際熱電動勢E(T，T0)查表得到溫度值后，再加上冷端溫度來求得熱端被測溫度值，必須按中間溫度定律進(jìn)行修正。項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用（3）中間導(dǎo)體定律在熱電偶回路中接入中間導(dǎo)體(第三導(dǎo)體C，如圖2-14(a)所示)，只要中間導(dǎo)體兩端溫度相同(均為T1)，中間導(dǎo)體的引入對熱電偶回路總電動勢沒有影響。依據(jù)中間導(dǎo)體定律，在熱電偶實際測溫應(yīng)用中，常采用將熱端焊接、冷端斷開后連接的導(dǎo)線，與溫度指示儀表連接構(gòu)成測溫回路，如圖2-8所示。項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用項目三 熱電偶

26、在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用熱電偶溫度傳感器的特性當(dāng)熱電偶的熱端溫度為T、冷端溫度為T1時，構(gòu)成熱電偶的兩根導(dǎo)體A、B之間的熱電動勢E為E=(l)/e1n(A)式中，為玻耳茲曼常量；A、分別導(dǎo)體A、B的電子密度?？梢姛犭妱觿菖c熱電偶熱、冷端之間的溫差成正比，與構(gòu)成熱電偶導(dǎo)體的材料有關(guān)，而與其粗細(xì)、長短無關(guān)。同時也可以看到，只有當(dāng)冷端溫度1=才能根據(jù)熱電動勢的大小確定熱端溫度，但實際上冷端的溫度是隨環(huán)境溫度變化而變化的，因此實際應(yīng)用中需對冷端進(jìn)行溫度補償。項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用4.熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)形式1）熱電偶的分類常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)化和非標(biāo)準(zhǔn)化兩大類。所謂標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶溫度傳

27、感器是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電動勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶溫度傳感器，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶溫度傳感器在使用范圍或數(shù)量級上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶溫度傳感器，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。我國從1988年1月1日起，熱電偶溫度傳感器和熱電阻溫度傳感器全部按IEC國際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計型熱電偶溫度傳感器。項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用2)熱電偶的結(jié)構(gòu)形式熱電偶的基本結(jié)構(gòu)是熱電極、絕緣材料和保護管；并與顯示儀表、記錄儀表或計算機等配套使用。在現(xiàn)場使用中根據(jù)環(huán)境，被測介質(zhì)

28、等多種因素研制成適合各種環(huán)境的熱電偶。熱電偶簡單分為裝配式熱電偶，鎧裝式熱電偶和特殊形式熱電偶；按使用環(huán)境細(xì)分有耐高溫?zé)犭娕?，耐磨熱電偶，耐腐熱電偶，耐高壓熱電偶，隔爆熱電偶，鋁液測溫用熱電偶，循環(huán)硫化床用熱電偶，水泥回轉(zhuǎn)窯爐用熱電偶，陽極焙燒爐用熱電偶，高溫?zé)犸L(fēng)爐用熱電偶，汽化爐用熱電偶，滲碳爐用熱電偶，高溫鹽浴爐用熱電偶，銅、鐵及鋼水用熱電偶，抗氧化鎢錸熱電偶，真空爐用熱電偶等。項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用熱電偶溫度傳感器的優(yōu)缺點熱電偶溫度傳感器是工業(yè)上最常用的溫度檢測元件之一。其優(yōu)點，測量精度高；因熱電偶溫度傳感器直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)的影響；溫度測量范圍廣。常用的

29、熱電偶溫度傳感器在-50+1600范圍內(nèi)均可連續(xù)測量，某些特殊熱電偶最低可測到-269(如金-鐵鎳鉻熱電偶)，最高可達(dá)+2800(如鎢-錸熱電偶)。性能可靠，機械強度高。使用壽命長，安裝方便。項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用熱電偶溫度傳感器的優(yōu)缺點熱電偶的缺點，靈敏度低，熱電偶的靈敏度很低，如型熱電偶溫度每變化時，電壓變化只有大約40，因此對后續(xù)的信號放大電路要求較高。熱電偶往往用貴金屬制成，價格較貴。項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用任務(wù)實施：檢測并記錄熱電偶的好壞。任務(wù)二熱電偶式電路安裝知識準(zhǔn)備：1.、熱電偶的安裝方式項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用項目三 熱電偶在輸

30、油管道溫度測量中的應(yīng)用電路制作：在實際測溫中，冷端溫度常隨工作環(huán)境溫度而變化，為了使熱電動勢與被測溫度間呈單值函數(shù)關(guān)系，必須對冷端進(jìn)行補償。常用的補償方法有以下幾種。0恒溫法：把熱電偶的冷端放入裝滿冰水混合物的保溫容器(0恒溫槽)中，使冷端保持0。這種方法常在實驗室條件下使用。項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用硬件補償法：熱電偶在測溫的同時，再利用其他溫度傳感器（如PN結(jié)）檢測熱電偶冷端溫度，再由差動運算放大器對兩者溫度對應(yīng)的電動勢或電壓進(jìn)行合成，輸出被測溫度對應(yīng)的熱電動勢，在換算成被測溫度。補償導(dǎo)線法：由不同導(dǎo)體材料制成、在一定溫度范圍內(nèi)(一般在100以下)具有與所眶乏萬奉電偶的熱電動

31、勢的標(biāo)稱值相同的一對帶絕緣層的導(dǎo)線叫做補償導(dǎo)線。項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用為了簡化測溫電路，對冷端溫度的補償通常采用補償導(dǎo)線法。必須指出，當(dāng)熱電偶與指示儀表的兩根導(dǎo)線選用相同材料時，其作用只是用來把熱電動勢傳遞到控制室的儀表端子上，本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，故不起補償作用。因此，在工程實際這兩根導(dǎo)線采用了不同材料的專門導(dǎo)線補償導(dǎo)線，使兩根補償導(dǎo)線構(gòu)成新的熱電動勢補償熱電偶。項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用任務(wù)實施：按圖2-12將電路焊接在實驗板上認(rèn)真檢查電路正確無誤后接好熱電偶和電壓表頭。任務(wù)三熱電偶式電路調(diào)試項目三

32、熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用知識準(zhǔn)備：準(zhǔn)備盛水容器、冷水、60以上熱水、水銀溫度計、攪棒等。1.調(diào)節(jié)差動放大器調(diào)零旋鈕，使電壓表顯示零，記錄下自備水銀溫度計的室溫。2.加入熱水，觀察電壓表顯示值的變化，待顯示值穩(wěn)定不變時記錄下電壓表顯示的讀數(shù)E。3.用自備的水銀溫度計測出熱電偶處的溫度T并記錄下來。項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用4.根據(jù)熱電偶的熱電勢與溫度之間的關(guān)系式：項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用其中：T-熱電偶的熱端（工作端或稱測溫端）溫度；Tn-熱電偶的冷端（自由端即熱電勢輸出端）溫度也就是室溫；T0-0。項目三 熱電偶在輸油管道溫度測量中的應(yīng)用熱端溫度為T，冷端

33、溫度為室溫時熱電勢EAB（T，Tn）=（F/V顯示表E）/1002(100為差動放大器的放大倍數(shù)，2為二個熱電偶串聯(lián))。熱端溫度為室溫，冷端溫度為0，銅康銅的熱電勢：EAB（Tn，T0）：查所附的熱電偶自由端為0時的熱電勢和溫度的關(guān)系（即銅康銅熱電偶分度表），得到室溫（溫度計測得）時的熱電勢。計算熱端溫度為T、冷端溫度為0時的熱電勢EAB（T，T0）,根據(jù)計算結(jié)果，查分度表得到溫度T。熱電偶測得溫度值與自備溫度計測得溫度值相比較。項目四 集成溫度傳感器在數(shù)字顯示溫度表中的應(yīng)用任務(wù)描述：利用集成溫度傳感器制作和調(diào)試溫度表電路，測溫范圍2030時誤差不大于1。項目四 集成溫度傳感器在數(shù)字顯示溫度表

34、中的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.能根據(jù)集成溫度傳感器特性正確選用集成溫度傳感器；2.能識別和檢測集成溫度傳感器的質(zhì)量；3.能分析集成溫度傳感器測溫電路的信號檢測和轉(zhuǎn)換電路的工作原理；4.掌握集成溫度傳感器測溫電路的調(diào)試方法。項目四 集成溫度傳感器在數(shù)字顯示溫度表中的應(yīng)用學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：工具：電烙鐵、鑷子、偏口鉗、螺絲刀等常用電子裝接工具。儀器、儀表：穩(wěn)壓電源、萬用表、水銀溫度計。器件、材料：項目四 集成溫度傳感器在數(shù)字顯示溫度表中的應(yīng)用表2-9元件、材料清單序號名稱型號單位數(shù)量1集成式溫度傳感器AD590個12集成運算放大器LM358個13微調(diào)電位器5k個24電壓表頭5V個15電阻20K個26電阻10K個27

35、電阻51K個28電阻200K個29盛水容器大于1升個110焊錫絲米111電路板或面包板75mm*150mm塊12導(dǎo)線米213松香盒1項目四 集成溫度傳感器在數(shù)字顯示溫度表中的應(yīng)用任務(wù)一 集成式溫度傳感器的識別、檢測和選用知識準(zhǔn)備：晶體管的b-e結(jié)正向壓降的不飽和值與熱力學(xué)溫度T和通過發(fā)射極電流存在一定的關(guān)系。集成溫度傳感器則是將晶體管的b-e結(jié)作為溫度敏感元件，加上信號放大、調(diào)整電路、AD轉(zhuǎn)換或DA轉(zhuǎn)換等電路集成在一個芯片上制成的，按其輸出信號的不同可分為以電壓、電流、頻率或周期形式輸出的模擬集成溫度傳感器和以數(shù)字量形式輸出的數(shù)字集成溫度傳感器。項目四 集成溫度傳感器在數(shù)字顯示溫度表中的應(yīng)用任

36、務(wù)一 集成式溫度傳感器的識別、檢測和選用集成溫度傳感器的優(yōu)點是:使用簡便、價格低廉、線性好、誤差小、適合遠(yuǎn)距離測量、控溫、免調(diào)試等。項目四 集成溫度傳感器在數(shù)字顯示溫度表中的應(yīng)用模擬集成溫度傳感器（1）電流輸出式集成溫度傳感器電流輸出式集成溫度傳感器的特點是輸出電流與熱力學(xué)溫度(或攝氏溫度)成正比，電流溫度系數(shù)K1的單位是uA/，典型產(chǎn)品有:AD590、AD592、TMP17集成溫度傳感器等，圖2-13是AD590的外形圖，其靈敏度是1uA/。圖2-14為AD590的封裝形式。項目四 集成溫度傳感器在數(shù)字顯示溫度表中的應(yīng)用項目四 集成溫度傳感器在數(shù)字顯示溫度表中的應(yīng)用電壓輸出式集成溫度傳感器電壓輸出式集成溫度傳感器的特點是輸出電壓與熱力學(xué)溫度(或攝氏溫度)成正比，電壓溫度系數(shù)Ku，典型產(chǎn)品有:LM334、LM35等。以熱力學(xué)溫度定標(biāo)，靈敏度是10m/K。頻率輸出式集成溫度傳感器頻率輸出式集成溫度傳感器的特點是輸出方波的頻率與