泰索温度测控工程技术中心
文件名称温度传感器热响应测试方法文件编号TS-QMSS-TW-026
制定部门中心实验室
生效日
期
2012.11.15 版本号A/0
工位或工序名称测试室
使用的工具、仪器、
设备或材料试验装置、干式炉、精密温度仪表、计时器、传感器
作
业
方
法
试验装置
示图注释：
2-固定托架；3-摆动气缸；4-旋转臂；5-直行气缸；
6-传感器夹持器；7-干式炉；11-导向堵头；
12-计时启动（位置）开关；26-被测传感器；27-温度显示仪表。1.温度传感器时间常数定义
温度传感器的时间常数是指被测介质温度从某一温度t0跃变到另一温度t x时，传感器测量端温度由起始温度t0上升到阶跃温度幅度值t n的63.2%所需的时间。热响应时间用τ表示。
2.测试和试验步骤
2.1将自控温管式电炉温度事先恒定在(建议：热电阻推荐300℃；热电偶推荐600℃)预定温度，待测样品安装在检定炉夹具上置于室温下等温30分钟以上（若传感器提前两小时放置在实验室，便不需要等温过程）。
2.2连接传感器与精密温度仪表测量线路，在将传感器置于温场前，接通电源，观察精密温度仪表显示的室温t s（t s=t0）并记录。
2.3提前计算以下有关数据
2.3.1阶跃温度（幅度）值:对于热电阻t n=300-t s；对于热电偶t n=600-t s。
2.3.2记时掐表温度值t＇=63.2%t n+ t s，对应时间为热响应时间τ。
2.4试验操作
2.4.1以上准备就绪，将温度显示仪表上限报警值设为：6
3.2%t n+ t s作为计时终止信号，以便自动的控制计时器工作。
2.4.2接通气源，按动摆动气缸电磁阀按钮，旋转臂摆动旋转至干式炉炉口上方（保持同一轴线），大约5秒后直行气缸电磁阀动作，将温度传感器垂直插入干式炉（深度大约180mm）。此时，计时开关已经打开并开始计时。
2.4.3注意观察精密温度仪表显示温度值迅速变化，待温度显示值达到报警值6
3.2%t n+ t s瞬间，报警常闭接点断开，此刻计时器当前示值即为实际时间常数τ。
2.4.4重复以上步骤，对逐个不同规格型号及编号的温度传感器进行试验，准确记录下对应数据，填写试验报告。
作业标准1.按不同类型传感器设置和恒定炉子试验温度。
2.按规定对被测样品在实验室进行等温和正确连接测量电路。
3.正确记录精密温度仪表显示的室温和计算试验所需数据。
4.严格按操作步骤进行试验作业，保持装炉和记时操作动作协调一致。
5.准确记录数据和填写试验报告。
备注温度传感器热响应测试驱动装置请参见该实验装置的详细说明书。
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首先，必须选择传感器的结构，使敏感元件的规定的测量时间之内达到所测流体或被测表面的温度。温度传感器的输出仅仅是敏感元件的温度。实际上，要确保传感器指示的温度即为所测对象的温度，常常是很困难的。 在大多数情况下，对温度传感器的选用，需考虑以下几个方面的问题： （1）被测对象的温度是否需记录、报警和自动控制，是否需要远距离测量和传送。 （2）测温范围的大小和精度要求。 （3）测温元件大小是否适当。 （4）在被测对象温度随时间变化的场合，测温元件的滞后能否适应测温要求。 （5）被测对象的环境条件对测温元件是否有损害。 （6）价格如何，使用是否方便。 温度传感器的选择主要是根据测量范围。当测量范围预计在总量程之内，可选用铂电阻传感器。较窄的量程通常要求传感器必须具有相当高的基本电阻，以便获得足够大的电阻变化。热敏电阻所提供的足够大的电阻变化使得这些敏感元件非常适用于窄的测量范围。如果测量范围相当大时，热电偶更适用。最好将冰点也包括在此范围内，因为热电偶的分度表是以此温度为基准的。已知范围内的传感器线性也可作为选择传感器的附加条件。 响应时间通常用时间常数表示，它是选择传感器的另一个基本依据。当要监视贮槽中温度时，时间常数不那么重要。然而当使用过程中必须测量振动管中的温度时，时间常数就成为选择传感器的决定因素。珠型热敏电阻和铠装露头型热电偶的时间常数相当小，而浸入式探头，特别是带有保护套管的热电偶，时间常数比较大。 动态温度的测量比较复杂，只有通过反复测试，尽量接近地模拟出传感器使用中经常发生的条件，才能获得传感器动态性能的合理近似。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有 10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解相关传感器产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.doczj.com/doc/386687511.html,。
各种温度传感器分类及其原理
各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件，其种类最多，应用最广，发展最快。众所周知，日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化，在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1.热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体A和B 组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为TO,称为自由端(也称参考端或冷端，则回路中就有电流产生，如图2-1(a所示，即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。 与塞贝克有关的效应有两个：其一，当有电流流过两个不同导体的连接处时，此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向， 称为珀尔帖效应；其二，当有电流流过存在温度梯度的导体时，导体吸收或放出热量(取决 于电流相对于温度梯度的方向，称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T，T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同 的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。 温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势， 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关，而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。 无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势：热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时，在断开处a，b 之间便有一电动势差△ V，其极性和大小与回路中的热电势一致，如图 2-1(b所示。并规定在冷端，当电流由A流向B时，称A为正极，B 为负极。实验表明，当△ V很小时，△ V与厶T成正比关系。定义△ V对厶T 的微分热电势为热电势率，又称塞贝克系数。
非接触式温度传感器 非接触式温度传感器即热探测器，热探测器（有时也放在红外光电式传感器中介绍）是在吸收红外辐射能后温度升高，引起某种物理性质的变化，这种变化与吸收的红外辐射能成一定关系。常用的物理现象有温差热电现象、金属或半导体电阻阻值变化现象、热释电现象、气体压强变化现象、金属热膨胀现象和液体薄膜蒸发现象等。 热释电型红外探测器是根据热释电效应制成的，即电石、水晶、酒石碳酸钠、钛酸钡等晶体受热产生温度变化时，其原子排列发生变化，晶体自然极化，在其两表面产生电荷的现象称为热释电效应。 热释电效应 当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。通常，晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和，其自发极化电矩不能表现出来。当温度变化时，晶体结构中的正负电荷重心相对移位，自发极化发生变化，晶体表面就会产生电荷耗尽，电荷耗尽的状况正比于极化程度，图1表
示了热释电效应形成的原理。 热释电材料是一种具有自发极化的电介质,它的自发极化强度随温度变化,可用热释电系数p来描述,p=dP/dT（P为极化强度，T为温度）。在恒定温度下，材料的自发极化被体内的电荷和表面吸附电荷所中和。如果把热释电材料做成表面垂直于极化方向的平行薄片，当红外辐射入射到薄片表面时，薄片因吸收辐射而发生温度变化，引起极化强度的变化。而中和电荷由于材料的电阻率高跟不上这一变化，其结果是薄片的两表面之间出现瞬态电压。若有外电阻跨接在两表面之间，电荷就通过外电路释放出来。电流的大小除与热释电系数成正比外，还与薄片的温度变化率成正比，可用来测量入射辐射的强弱。 1、热释电型红外传感器（PIR传感器）
温度传感器是指能感受温度并能转换成可用输出信号的传感器。温度是和人类生活环境有着密切关系的一个物理量，是工业过程三大参量（流量、压力、温度）之一，也是国际单位制（SI）中七个基本物理量之一。温度测量是一个经典而又古老的话题，很久以来，这方面己有多种测温元件和传感器得到普及，但是直到今天，为了适应各工业部门、科学研究、医疗、家用电器等方面的广泛要求，仍在不断研发新型测温元件和传感器、新的测温方法、新的测温材料、新的市场应用。要准确地测量温度也非易事，如测温元件选择不当、测量方法不宜，均不能得到满意结果。 据有关部门统计，2009年我国传感器的销售额为327亿元人民币，其中温度传感器占整个传感器市场的14％，主要应用于通信电子产品、家用电器、楼宇自动化、医疗设备、仪器仪表、汽车电子等领域。 温度传感器的特点 作为一个理想的温度传感器，应该具备以下要求：测量围广、精度高、可靠性好、时漂小、重量轻、响应快、价格低、能批量生产等。但同时满足上述条件的温度传感器是不存在的，应根据应用现场灵活使用各种温度传感器。这是因为不同的温度传感器具有不同的特点。 ● 不同的温度传感器测量围和特点是不同的。 几种重要类型的温度传感器的温度测量围和特点，如表1所示。 ● 测温的准确度与测量方法有关。 根据温度传感器的使用方法，通常分为接触测量和非接触测量两类，两种测量方法的特点如 ● 不同的测温元件应采用不同的测量电路。 通常采用的测量电路有三种。“电阻式测温元件测量电路”，该测量电路要考虑消除非线性误差和热电阻导线对测量准确度的影响。“电势型测温元件测量电路”，该电路需考虑线性化和冷端补偿，信号处理电路较热电阻的复杂。“电流型测温元件测量电路”，半导体集成温度传感器是最典型的电流型温度测量元件，当电源电压变化、外接导线变化时，该电路输出电流基本不受影响，非常适合远距离测温。 温度测量的最新进展 ● 研制适应各种工业应用的测温元件和温度传感器。 铂薄膜温度传感器膜厚1μm，可置于极小的测量空间，作温度场分布测量，响应时间不超过1ms，偶丝最小直径25μm，热偶体积小于1×10-4mm3，质量小于1μg。 多色比色温度传感器能实时求出被测物体发射率的近似值，提高辐射测温的精
湖南大学实验指导书 课程名称：实验类型： 实验名称：热电阻热电偶温度传感器校准实验 学生姓名：学号：专业： 指导老师：实验日期：年月日 一、实验目的 1.了解热电阻和热电偶温度计的测温原理 2.学会热电偶温度计的制作与校正方法 3.了解二线制、三线制和四线制热电阻温度测量的原理 4.掌握电位差计的原理和使用方法 5.了解数据自动采集的原理 6.应用误差分析理论于测温结果分析。 二、实验原理 1.热电阻 (1) 热电阻原理 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。常用铂电阻和铜电阻，铂电阻在0—630.74℃以内，电阻Rt与温度t 的关系为： Rt=R0(1+At+Bt2) R0系温度为0℃时的电阻，铂电阻内部引线方式有两线制，三线制，和四线制三种，两线制中引线电阻对测量的影响最大，用于测温精度不高的场合，三线制可以减小热电阻与测量仪之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响，用与高精度温度检测。本实验是三线制连接，其中一端接二根引线主要是消除引线电阻对测量的影响。 (2) 热电阻的校验 热电阻的校验一般在实验室中进行，除标准铂电阻温度计需要作三定点，（水三相点，水沸点和锌凝固点）校验外，实验室和工业用的铂或铜电阻温度计的校验方法有采用比较法
温度传感器的常见分类温度传感器应用大全 温度传感器在我们的日常生活中扮演着十分重要的角色，同时它也是使用范围最广，数量最多的传感器。关于它你了解多少呢？本文主要介绍的就是各种温度传感器的分类及其原理，温度传感器的应用电路。 温度传感器从17世纪温度传感器首次应用以来，依次诞生了接触式温度传感器，非接触式温度传感器，集成温度传感器，近年来在智能温度传感器在半导体技术，材料技术等新技术的支持下，温度传感器发展迅速，由于智能温度传感器的软件和硬件的合理配合既可以大大增强传感器的功能、提高传感器的精度，又可以使温度传感器的结构更为简单和紧凑，使用也更加方便。 1、热电偶传感器： 两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电势EAB(T，T0)是由接触电势和温差电势合成的，接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关，当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路，其相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端，另一端温度为TO，称为自由端，则回路中就有电流产生，即回路中存在的电动势称为热电动势，这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。 2、热敏电阻传感器： 热敏电阻是敏感元件的一类，热敏电阻的电阻值会随着温度的变化而改变，与一般的固定电阻不同，属于可变电阻的一类，广泛应用于各种电子元器件中，不同于电阻温度计使用纯金属，在热敏电阻器中使用的材料通常是陶瓷或聚合物，正温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件，热敏电阻通常在有限的温度范围内实现较高的精度，通常是-90℃?130℃。 3、模拟温度传感器： HTG3515CH是一款电压输出型温度传感器，输出电流1～3.6V，精度为±3％RH，0～100％RH相对湿度范围，工作温度范围-40～110℃，5s响应时间，0±1％RH迟滞，是一个带
温度传感器选用时的注意事项 本文转载于：工控商务网 温度传感器是利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为电量的传感器。这些呈现规律性变化的物理性质主要有体。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。那么我们该如何选择温度传感器，同时要注意哪些问题呢？ 选择温度传感器比选择其它类型的传感器所需要考虑的内容更多。首先，必须选择传感器的结构，使敏感元件的规定的测量时间之内达到所测流体或被测表面的温度。温度传感器的输出仅仅是敏感元件的温度。实际上，要确保传感器指示的温度即为所测对象的温度，常常是很困难的。在大多数情况下，对温度传感器的选用，需考虑以下几个方面的问题：（1）被测对象的温度是否需记录、报警和自动控制，是否需要远距离测量和传送。 （2）测温范围的大小和精度要求。 （3）测温元件大小是否适当。 （4）在被测对象温度随时间变化的场合，测温元件的滞后能否适应测温要求。 （5）被测对象的环境条件对测温元件是否有损害。 （6）价格如保，使用是否方便。 容器中的流体温度一般用热电偶或热电阻探头测量，但当整个系统的使用寿命比探头的预计使用寿命长得多时，或者预计会相当频繁地拆卸出探头以校准或维修却不能在容器上开
口时，可在容器壁上安装永久性的热电偶套管。用热电偶套管会显著地延长测量的时间常数。当温度变化很慢而且热导误差很小时，热电偶套管不会影响测量的精确度，但如果温度变化很迅速，敏感元件跟踪不上温度的迅速变化，而且导热误差又可能增加时，测量精确度就会受到影响。因此要权衡考虑可维修性和测量精度这两个因素。 热电偶或热电阻探头的全部材料都应与可能和它们接触的流体适应。使用裸露元件探头时，必须考虑与所测流体接触的各部件材料（敏感元件、连接引线、支撑物、局部保护罩等）的适应性，使用热电偶套管时，只需要考虑套管的材料。电阻式热敏元件在浸入液体及多数气体时，通常是密封的，至少要有涂层，裸露的电阻元件不能浸入导电或污染的流体中，当需要其快速响应时，可将它们用于干燥的空气和有限的几种气体及某些液体中。电阻元件如用在停滞的或慢速流动的流体中，通常需有某种壳体罩住以进行机械保护。当管子、导管或容器不能开口或禁止开口，因而不能使用探头或热电偶套管时，可通过在外壁钳夹或固定一个表面温度传感器的方法进和测量。为了确保合理的测量精度，传感器必须与环境大气热隔离并与热辐射源隔离，而且必须通过传感器的适当设计与安装使壁对敏感元件的热传导达到到最佳状态。所测的固体材料可以是金属的或非金属的，任何类型的表面温度传感器都会在某种程度上改变被测物表面或表面下层的材料特性。因此，必须对传感器及其安装方法进行适当的选择以便将这种干扰减到最小程度。理想的传感器应该完全用与所测固体相同的材料制造并与材料形成一体，这样测量点或其周围的结构特征就不会以任何方式改变。可用的这类传感器有各种各样，其中包括电阻（薄膜热电阻、热敏电阻）型，也包括薄膜和细导线型的热电偶。用可埋入的小传感器或带螺纹的镶嵌件进行表面玉的温度测量，应使埋入的传感器或镶嵌件的外缘与所测材料的外表面平齐。镶嵌件的材料应与所测的材料相同，至少要非常相似。使用垫圈式传感器时，必须注意确保垫圈所能达到的温度尽可能接近欲测温度。
传感器课程设计 设计题目：热电偶温度传感器 2010年12月30日 目录 1、序言 (3) 2、方案设计及论证 (4)
3、设计图纸 (9) 4、设计心得和体会 (10) 5、主要参考文献 (11) 一、序言 随着信息时代的到来，传感器技术已经成为国外优先发展的科技领域之一。测控系统的设计通常是从对象信息的有效获取开始的不同种类
的物理量不仅需要不同种类的传感器进行采集，而且因信号性质的不同，还需要采用不同的测量电路对信号进行调理以满足测量的要去。因此，触感其与检测技术在现代测量与控制系统中具有非常重要的地位。 而在所有的传感器中，热电偶具有构造简单、适用温度围广、使用方便、承受热、机械冲击能力强以及响应速度快等特点，常用于高温区域、振动冲击大等恶劣环境以及适合于微小结构测温场合。 因此，我们想设计一种热电偶传感器能够在低温下使用，可以适用于试验和科研中，测量为温度围：-200 ℃ ~500 ℃，电路不太复杂的简易的热电偶温度传感器，考虑到制作材料相对便宜，我们选择了铜-铜镍（康铜）。在选择测量电路时，我们从简单，符合测量围要求及热电偶的技术特性，我们采用了AD592对T型热电偶进行冷结点的补偿电路。这种型号的电路允许的误差（0.5 ℃或0.004x|t|）相对于其他类型的热电偶具有测量温度精度高，稳定好，低温时灵敏度高，价格低廉。能较好的满足测量围。 热电偶同其它种温度计相比具有如下特点： a、优点 ·热电偶可将温度量转换成电量进行检测，对于温度的测量、控制，以及对温度信号的放大、变换等都很方便， ·结构简单，制造容易， ·价格便宜， ·惰性小，
各种温度传感器分类及其原理.
各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件,其种类最多,应用最广,发展最快。众所周知,日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化, 在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1. 热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体 A 和 B 组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为 T ,称为工作端或热端,另一端温度为 TO ,称为自由端 (也称参考端 或冷端,则回路中就有电流产生,如图 2-1(a所示,即回路中存在的电动势称为热电 动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。 与塞贝克有关的效应有两个:其一, 当有电流流过两个不同导体的连接处时, 此处便吸收或放出热量 (取决于电流的方向 , 称为珀尔帖效应;其二,当有电流流过存在温度梯度的导体时,导体吸收或放出热量(取决 于电流相对于温度梯度的方向 ,称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势 EAB(T, T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同 的导体或半导体在接触处产生的电势, 此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。 温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势, 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关, 而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。 无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势, 热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时,在断开处 a , b 之间便有一电动势差△ V ,其极性和大小与回路中的热电势一致,如图 2-1(b所示。并规定在冷端,当电流由 A 流向 B 时, 称 A 为正极, B 为负极。实验表明,当△ V 很小时,△ V 与△ T 成正比关系。定义△ V 对△ T
温度传感器温度特性测试与研究(FB810型恒温控制温度传感器实验仪) 实 验 讲 义 杭州精科仪器有限公司
一、集成电路温度传感器的特性测量及应用 随着科技的发展，各种新型的集成电路温度传感器器件不断涌现，并大批量生产和扩大应用。这类集成电路测温器件有以下几个优点：（1）温度变化引起输出量的变化呈现良好的线性关系；（2）不像热电偶那样需要参考点；（3）抗干扰能力强；（4）互换性好，使用简单方便。因此，这类传感器已在科学研究、工业和家用电器温度传感器等方面被广泛使用于温度的精确测量和控制。本实验要求测量电流型集成电路温度传感器的输出电流与温度的关系，熟悉该传感器的基本特性，并采用非平衡电桥法，组装成为一台C 50~0?数字式温度计。 【实验原理】 590AD 集成电路温度传感器是由多个参数相同的三极管和电阻组成。该器件的两端当加有某一定直流工作电压时（一般工作电压可在V 20~5.4范围内），它的输出电流与温度满足如下关系： A t B I +?= 式中，I 为其输出电流，单位:A μ，t 为摄氏温度，B 为斜率,一般590AD 的1)C (A 1B -?μ=,即如果该温度传感器的温度升高或降低C 1?，那传感器的输出电流增加或减少A 1μ，A 为摄氏零度时的电流值，其值恰好与冰点的热力学温度K 273相对应。（对市售一般590AD ， A 278~273A μ=略有差异。）利用590AD 集成电路温度传感器的上述特性，可以制成各种用途的温度计。采用非平衡电桥线路，可以制作一台数字式摄氏温度计，即590AD 器件在C 0?时，数字电压显示值为“0”，而当590AD 器件处于C t ?时，数字电压表显示值为“t ”。 【实验仪器】 810FB 型恒温控制温度传感器 实验仪，如右图所示： 大烧杯、加热器、冰瓶、各种温 度传感器等。 【实验内容】 一．590AD 的测试方法： 1．590AD 为两端式集成电路温 度传感器，它的管脚引出端有两 个，如图1所示：序号1接电源 正端+U （红色引线）。序号2 接电源负端-U (黑色引线)。至 于序号3连接外壳，它可以接地，有时也可以不用。590AD 工作电压V 30~4，通常工作电压V 15~6，但不能小于V 4，小于V 4出现非线性。
石家庄地源测试项目岩土热响应研究测试报告 天津大学环境学院 2010年11月21日
石家庄地源测试项目 岩土热响应研究测试报告 测试人员： 编制人： 审核人： 测试单位：天津大学环境学院 报告时间： 2010年11月21日 目录 一、项目概况......................................................... 二、地埋管换热器钻孔记录............................................. 钻孔设备.............................................. 钻孔记录.............................................. 三、测试目的与设备................................................... 四、测试原理与方法................................................... 岩土初始温度测试...................................... 地埋管换热器换热能力测试.............................. 五、测试结果与分析................................................... 测试现场布置......................................... 测试时间............................................. 夏季工况测试......................................... 冬季工况测试......................................... 稳定热流测试.........................................
各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件,其种类最多,应用最广,发展最快。众所周知,日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化, 在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1. 热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体 A 和 B 组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为 T ,称为工作端或热端,另一端温度为 TO ,称为自由端 (也称参考端或冷端,则回路中就有电流产生,如图 2-1(a所示,即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。与塞贝克有关的效应有两个:其一, 当有电流流过两个不同导体的连接处时, 此处便吸收或放出热量 (取决于电流的方向 , 称为珀尔帖效应;其二,当有电流流过存在温度梯度的导体时,导体吸收或放出热量 (取决于电流相对于温度梯度的方向 ,称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势 EAB(T, T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势, 此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势, 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关, 而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势, 热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时,在断开处 a , b 之间便有一电动势差△ V ,其极性和大小与回路中的热电势一致,如图 2-1(b所示。并规定在冷端,当电流由 A 流向 B 时, 称 A 为正极, B 为负极。实验表明,当△ V 很小时,△ V 与△ T 成正比关系。定义△ V 对△ T 的微分热电势为热电势率, 又称塞贝克系数。塞贝克系数的符号和大小取决于组成热电偶的两种导体的热电特性和结点的温度差。 2. 热电偶的种类
第12期?传感器技术? 半导体温度传感器及其芯片集成技术* 林凡,吴孙桃。郭东辉 (厦门大学,福建厦门 361005 摘要:半导体温度传感器是利用集成电路的工艺技术,将硅基半导体的温度敏感元件与外围电路集成在同一芯片上,与传统类型的温度传感器比较,具有灵敏度高、线性好、体积小、功耗低、易于集成等优点。分别介绍了双极型工艺和 CMOS工艺下的半导体温度传感器的基本设计原理,并具体提出一种CMOS型集成温度传感器设计电路。此外,还介绍了半导体温度传感器的芯片集成技术,并总结了Ic设计中出现的关键技术问题与解决方法。 关键词:半导体温度传感器;集成电路;单片系统 中图分类号:TN212.11文献标识码:A 文章编号:1002—1841(200312—0001—02 Semiconductor Temperature Sensor and its SoC Tedmology LIN Fan,、vU Sum-tao,GUO Dong-hui (Xiamen University,Xiamen 361005,China Abstract:Using IC technology,Semiconductor temperature鸵nsor caIl realize the in 嘧tion of sensing and di西tal processing func? tions on the班llne chip.G砌1删with otller traditional temperature se删娜,it has the advantages of 800d sensitivity,lineatrity,low power consumption,etc.Introducing the basic desi伊principles of semiconductor
泰索温度测控工程技术中心 文件名称温度传感器热响应测试方法文件编号TS-QMSS-TW-026 制定部门中心实验室 生效日 期 2012.11.15 版本号A/0 工位或工序名称测试室 使用的工具、仪器、 设备或材料试验装置、干式炉、精密温度仪表、计时器、传感器 作 业 方 法 试验装置 示图注释： 2-固定托架；3-摆动气缸；4-旋转臂；5-直行气缸； 6-传感器夹持器；7-干式炉；11-导向堵头； 12-计时启动（位置）开关；26-被测传感器；27-温度显示仪表。1.温度传感器时间常数定义 温度传感器的时间常数是指被测介质温度从某一温度t0跃变到另一温度t x时，传感器测量端温度由起始温度t0上升到阶跃温度幅度值t n的63.2%所需的时间。热响应时间用τ表示。 2.测试和试验步骤 2.1将自控温管式电炉温度事先恒定在(建议：热电阻推荐300℃；热电偶推荐600℃)预定温度，待测样品安装在检定炉夹具上置于室温下等温30分钟以上（若传感器提前两小时放置在实验室，便不需要等温过程）。 2.2连接传感器与精密温度仪表测量线路，在将传感器置于温场前，接通电源，观察精密温度仪表显示的室温t s（t s=t0）并记录。 2.3提前计算以下有关数据 2.3.1阶跃温度（幅度）值:对于热电阻t n=300-t s；对于热电偶t n=600-t s。 2.3.2记时掐表温度值t＇=63.2%t n+ t s，对应时间为热响应时间τ。 2.4试验操作 2.4.1以上准备就绪，将温度显示仪表上限报警值设为：6 3.2%t n+ t s作为计时终止信号，以便自动的控制计时器工作。 2.4.2接通气源，按动摆动气缸电磁阀按钮，旋转臂摆动旋转至干式炉炉口上方（保持同一轴线），大约5秒后直行气缸电磁阀动作，将温度传感器垂直插入干式炉（深度大约180mm）。此时，计时开关已经打开并开始计时。 2.4.3注意观察精密温度仪表显示温度值迅速变化，待温度显示值达到报警值6 3.2%t n+ t s瞬间，报警常闭接点断开，此刻计时器当前示值即为实际时间常数τ。 2.4.4重复以上步骤，对逐个不同规格型号及编号的温度传感器进行试验，准确记录下对应数据，填写试验报告。 作业标准1.按不同类型传感器设置和恒定炉子试验温度。 2.按规定对被测样品在实验室进行等温和正确连接测量电路。 3.正确记录精密温度仪表显示的室温和计算试验所需数据。 4.严格按操作步骤进行试验作业，保持装炉和记时操作动作协调一致。 5.准确记录数据和填写试验报告。 备注温度传感器热响应测试驱动装置请参见该实验装置的详细说明书。
土壤热响应测试 土壤热响应测试的主要目的是了解岩土体的基本物理性质，在此基础上，掌握岩土体的换热能力，为地源热泵系统设计人员结合建筑结构、负荷特点等设计系统优化方案提供基础数据，以保障系统长期运行的高效与节能。 如果物性参数不准确，则设计的系统可能不能满足负荷需要，也可能规模过大，从而大大增加初投资。国外学者Kavanaugh的研究结果表明，当地下岩土的导热系数或导温系数发生10%的偏差，则设计的地下埋管长度偏差为4.5%～5.8%。 目前土壤的导热特性主要有三种获得方式：利用简化模型数值计算、利用经验估算、做土壤热特性测试。单纯的按照简化模型计算往往误差过大；经验的估计值在方案分析阶段有一定的参考价值，但一直以来设计人员只能在某种土壤或岩石导热系数范围内保守取用较低值，导致设计钻孔的数量比实际需要的多，从而增加了项目投资成本；只有在地源热泵规划施工场所现场进行土壤热特性测试才能够获得完整和准确的土壤数据。 土壤热响应测试装备包括构件： 1. 试压、保压后的成井 2. 岩土热物性测试仪及其配套软件，由IGSHPA （国际地源热泵协会）推荐，美国原装进口 3. 数据采集仪：土壤导热能力测试数据采集记录仪HOBO FlexSmart Logger；目前采用HOBOware Pro version2.3.1，由美国Onset Computer Corporation 开发提供 4. 模拟量输入输出模块 5. 进出水温度、流量、电流、电压传感器 6. 电脑及其显示设备 7. 信号、电源连接线 8. 稳定的单相交流电源 现场测试装备总图
土壤热响应测试原理 如图所示，由于泵的作用，流体由A口进入，传感器采集信号。流体通过泵后，由电加热器加热，加热的流体温度信号由传感器采集，然后流体从B口流出，输入到埋置于深层岩土中的PE管内，导管内加热的流体与深层岩上进行热交换后，又从A口返回到仪器内，形成封闭的循环。将在一定时间内连续采集到的功率、温度等参数作为测量数据，再由线热源理论公式求出岩土的平均导热系数，继而对地埋管进行换热计算，达到检测目的。 数据输出通过专用程序软件来实现，将采集到的数据以特殊的格式存储在控制柜中的电脑里，也可转移到其他计算机中；根据所收集数据通过专业数据分析软件进行数据分析。 测试具体步骤 第一步，保证在整个试验过程中都必须有足够的电来供应，将实验平台与控制柜通电； 第二步，将适配器（测试设备的一种部件）安装在地下换热器上； 第三步，将准备好的绝缘软管与试验设备连接起来，将软管保温，避免受外界环境影响（如太阳下直射等因素），有必要用帐篷进行遮盖，以免影响试验效果。 第四步，通过注水管向试验系统中注水，保证系统运行的注水压力。 第五步，在将试验系统中的空气排尽后启动循环泵，当流速稳定趋于恒定后，开启电加热器，正式开始测试实验，进行数据采集。在数据采集过程中，必须保证电源的稳定，使数据能够连续不间断采集。采集数据包括：孔径、孔深、大地初始温度、连续测试时间的地下温度等。 第六步，数据采集时间：分别于08-3-3下午16时至08-3-4下午15时，共计23小时的时间连续对试验孔进行现场数据采集，在测试过程中每隔1.5分钟进行一次数据采集。开启电加热前后分别记录地下环路中水与土壤换热的数据情况。 如下图所示，为地下换热器内进出水温度随加热时间变化全过程曲线：曲线最后慢慢趋于稳定，可作为分析计算依据。
NTC 温度传感器选型 选择温度传感器比选择其它类型的传感器所需要考虑的内容更多。首先，必须选择传感器的结构，使敏感元件的规定的测量时间之内达到所测流体或被测表面的温度。温度传感器的输出仅仅敏感元件的温度。实际上，要确保传感器指示的温度即为所测对象的温度，常常是很困难的。 在大多数情况下，对温度传感器的选用，需考虑以下几个方面的问题： （1）被测对象的温度是否需记录、报警和自动控制，是否需要远距离测量和传送。 （2）测温范围的大小和精度要求。 （3）测温元件大小是否适当。 （4）在被测对象温度随时间变化的场合，测温元件的滞后能否适应测温要求。 （5）被测对象的环境条件对测温元件是否有损害。 （6）价格如何，使用是否方便。 容器中的流体温度一般用热电偶或热电阻探头测量，但当整个系统的使用寿命比探头的预计使用寿命得多时，或者预计会相当频繁地拆卸出探头以校准或维修却不能在容器上开口时，可在容器壁上安装永久性的热电偶套管。用热电偶套管会显著地延长测量的时间常数。当温度变化很慢而且热导误差很小时，热电偶套管不会影响测量的精确度，但如果温度变化很迅速，敏感元件跟踪不上温度的迅速变化，而且导热误差又可能增加时，测量精确度就会受到影响。因此要权衡考虑可维修性和测量精度两个因素。 热电偶或热电阻探头的全部材料都应与可能和它们接触的流体适应。使用裸露元件探头时，必须考虑与所测流体接触的各部件材料（敏感元件、连接引线、支撑物、局部保护罩等）的适应性，使用热电偶套管时，只需要考虑套管的材料。 电阻式热敏元件在浸入液体及多数气体时，通常是密封的，至少要有涂层，裸露的电阻元件不能浸入导电或污染的流体中，当需要其快速响应时，可将它们用于干燥的空气和有限的几种气体及某些液体中。电阻元件如用在停滞的或慢速流动的流体中，通常需有某种壳体罩住以进行机械保护。 当管子、导管或容器不能开口或禁止开口，因而不能使用探头或热电偶套管时，可通过在外壁钳夹或固定一个表面温度传感器的方法进和测量。为了确保合理的测量精度，传感器必须与环境大气热隔离并与热辐射源隔离，而且必须通过传感器的适当设计与安装使壁对敏感元件的热传导达到到最佳状态。 所测的固体材料可以是金属的或非金属的，任何类型的表面温度传感器都会在某种程度上改变被测物表面或表面下层的材料特性。因此，必须对传感器及其安装方法进行适当的选择以便将这种干扰减到最小程度。理想的传感器应该完全用与所测固体相同的材料制造并与材料形成一体，这样测量点或其周围的结构特征就不会以任何方式改变。可用的这类传感器有各种各样，其中包括电阻（薄膜热电阻、温度传感器）型，也包括薄膜和细导线型的热电偶。用可埋入的小传感器或带螺纹的镶嵌件进行表面玉的温度测量，应使埋入的传咸器或镶嵌件的外缘与所测材料的外表面平齐。镶嵌件的材料应与所测的材料相同，至少要非常相似。使用垫圈式传感器时，必须注意确保垫圈所能达到的温度尽可能接近欲测温度。 温度传感器的选择主要是根据测量范围。当测量范围预计在总量程之内，可选用铂电阻传感器。较窄的量程通常要求传感器必须具有相当高的基本电阻，以便获得足够大的电阻变化。温度传感器所提供的足够大的电阻变化使得这些敏感元件非常适用于窄的测量范围。如果测量范围相当大时，热电偶更适用。最好将冰点也包括在此范围内，因为热电偶的分度表是以此温度为基准的。已知范围内的传感器线性也可作为选择传感器的附加条件。 响应时间通常用时间常数表示，它是选择传感器的另一个基本依据。当要监视贮槽中温度时，时间常
温度传感器的选用 摘要：在各种各样的测量技术中，温度的测量可能是最为常见的一种，因为许多的应用领域，掌握温度的确切数值，了解温度与实际状态之间的差异等，都具有极为重要的意义。就以测量为例，在力的测量，压力，流量，位置及电平高低等测量的过程中，为了提高测量精度，通常都会要求对温度进行监视。可以说，各种的物理量都是温度的函数，要得到精确的测定结果，必须针对温度的变化，作出精确的校正。 关键字：温度传感器热电偶热电阻集成电路 引言： 工业上常用的温度传感器有四类：即热电偶、热电阻RTD、热敏电阻及集成电路温 度传感器；每一类温度传感器有自己独特的温度测量围，有自己适用的温度环境；没有一种温度传感器可以通用于所有的用途：热电偶的可测温度围最宽，而热电阻的测量线性度最优，热敏电阻的测量精度最高。 1、热电偶 热电偶由二根不同的金属线材，将它们一端焊接在一起构成；参考端温度（也称冷补偿端）用来消除铁-铜相联及康铜-铜联接端所贡献的误差；而两种不同金属的焊接端放置于需 要测量温度的目标上。 两种材料这样联接后会在未焊接的一端产生一个电压，电压数值是所有联接端温度的函数，热电偶无需电压或电流激励。实际应用时，如果试图提供电压或电流激励反而会将误差 引进系统。 鉴于热电偶的电压产生于两种不同线材的开路端，其与外界的接口似乎可通过直接测量两导线之间的电压实现；如果热电偶的的两端头不是联接至另外金属，通常是铜，那末事情 真会简单至此。 但热电偶需与另外一种金属联接这一事实，实际上又建立了新的一对热电偶，在系统中引入了极大的误差，消除此误差的唯一办法是检测参考端的温度，以硬件或硬件-软件相结 合的方式将这一联接所贡献的误差减掉，纯硬件消除技术由于线性化校正的因素，比软件-硬件相结合技术受限制更大。一般情况下，参考端温度的精确检测用热电阻RTD，热敏电 阻或是集成电路温度传感器进行。原则上说，热电偶可由任意的两种不同金属构建而成，但在实践中，构成热电偶的两种金属组合已经标准化，因为标准组合的线性度及所产生的电压与温度的关系更趋理想。 表3与图2是常用的热电偶E,J,T,K,N,S,B R的特性。
《中和反应反应热的测定》实验报告 班级姓名组别 [基础知识] 中和反应：酸和碱生成盐和水的反应。（放热反应）实质是酸电离产生的H + 和碱电离产生的 OH -结合生成难电离的H 2O 。强酸和强碱反应的离子方程式多数为H ++OH -＝H 2O 中和热：在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应，生成1mol 液态水时的反应热，叫中和热。 任何中和反应的中和热都相同。但是不同的中和反应，其反应热可能不同。 有弱酸弱碱参加的中和反应，生成1mol 液态水时的放出的热量小于57.3kJ,因为弱酸弱碱电 离时吸收热量。 一、实验目的 测定强酸与强碱反应的反应热。（热效应） 二、实验用品 大烧杯(500mL)、小烧杯(100mL)、温度计、量筒(50mL)两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒。 0.50mol/L 盐酸、0.55mol/LNaOH 溶液。 三、实验原理 1、0.50mol ·L －1盐酸和0.55mol ·L －1NaOH 溶液的密度都约为1g ·cm －3，所以50mL0.50mol ·L －1 盐酸的质量m 1=50g ，50mL0.55mol ·L －1NaOH 溶液的质量m 2=50g 。 2、中和后生成的溶液的比热容c=4.18J ·(g ·℃)－1，由此可以计算出0.50mol ·L －1盐酸与0.55mol ·L －1NaOH 溶液发生中和反应时放出的热量为（m 1+m 2）·c ·(t 2-t 1)=0.418(t 2-t 1)kJ 又因50mL0.50mol ·L －1盐酸中含有0.025molHCl ，0.025molHCl 与0.025molNaOH 发生中和反应，生成0.025molH 2O ，放出的热量是0.418（t 2-t 1）kJ ，所以生成1molH 2O 时放出的热量即中和热为△H=-025 .0) (418.012t t kJ/mol
常用温度传感器的对比分析及选择 大致的要点： 1．温度传感器概述：应用领域，重要性； 2．四种主要的温度传感器类型的横向比较 3．热电偶传感器 4．热电阻传感器 5．热敏电阻传感器 6．集成电路温度传感器以及典型产品举例 7．温度传感器的正确选择及应用 在各种各样的测量技术中，温度的测量可能是最为常见的一种，因为任何的应用领域，掌握温度的确切数值，了解温度与实际状态之间的差异等，都具有极为重要的意义。就以测量为例，在力的测量，压力，流量，位置及电平高低等测量的过程中，为了提高测量精度，通常都会要求对温度进行监视，如压力或力的测量，往往是使用惠斯登电阻电桥，但组成电桥的电阻随温度变化引起的误差，往往会大大超过待测力引起的电阻值变化，如不对温度进行监控并据此校正测量结果，则测量完全不可能进行或者毫无效果。其他参数测量也有类似问题，可以说，各种的物理量都是温度的函数，要得到精确的测定结果，必须针对温度的变化，作出精确的校正。本文就是帮助读者针对特定的用途，选择最为合适的温度传感器，并进行精确的温度测量。 工业上常用的温度传感器有四类：即热电偶、热电阻RTD、热敏电阻及集成电路温度传感器；每一类温度传感器有自己独特的温度测量范围，有自己适用的温度环境；没有一种温度传感器可以通用于所有的用途：热电偶的可测温度范围最宽，而热电阻的测量线性度最优，热敏电阻的测量精度最高。表1是四类传感器的各自独特的性能特性及相互比较。表2是四类传感器的典型应用领域。
热电偶--通用而经济 热电偶由二根不同的金属线材，将它们一端焊接在一起构成，如图1所示；参考端温度（也称冷补偿端）用来消除铁-铜相联及康铜-铜联接端所贡献的误差；而两种不同金属的焊接端放置于需要测量温度的目标上。 两种材料这样联接后会在未焊接的一端产生一个电压，电压数值是所有联接端温度的函数，热电偶无需电压或电流激励。实际应用时，如果试图提供电压或电流激励反而会将误差引进系统。 鉴于热电偶的电压产生于两种不同线材的开路端，其与外界的接口似乎可通过直接测量两导线之间的电压实现；如果热电偶的的两端头不是联接至另外金属，通常是铜，那末事情真会简单至此。 但热电偶需与另外一种金属联接这一事实，实际上又建立了新的一对热电偶，在系统中引入了极大的误差，消除此误差的唯一办法是检测参考端的温度（参见图1），以硬件或硬件-软件相结合的方式将这一联接所贡献的误差减掉，纯硬件消除技术由于线性化校正的因素，比软件-硬件相结合技术受限制更大。一般情况下，参考端温度的精确检测用热电阻RTD，热敏电阻或是集成电路温度传感器进行。原则上说，热电偶可由任意的两种不同金属构建而成，但在实践中，构成热电偶的两种金属组合已经标准化，因为标准组合的线性度及所产生的电压与温度的关系更趋理想。 表3与图2是常用的热电偶E,J,T,K,N,S,B R的特性。