温度传感器-上海仪器仪表行业协会31页PPT

第2章 温度传感器及检测
2.1 温度检测的概述 2.2 热电阻测温传感器 2.3 热电偶温度传感器 2.4 集成温度传感器 2.5 温度传感器的工程设计实例
第一节 温度测量的基本概念
一、温度测量 的基本概念
温度标志着物 质内部大量分子无 规则运动的剧烈程 度。温度越高，表买的VIP时长期间，下载特权不清零。
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敏感材料及测温原理 金属电阻的阻值大小与导体的长度
成正比,与导体的横截面积成反比,即
式中:R——导体的电阻； ρ——导体的电阻率； l——导体的长度； S——导体的截面积。
2021/8/25
改变温度t，金属导体的电阻率ρ与之大致成正比，即：
ρ=ρ0（1+αt）
式中，ρ0为0℃时导体的电阻率，α为电阻温度系数。
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温度传感器原理课件
• 温度传感器概述 • 电阻式温度传感器 • 热电偶温度传感器 • 红外温度传感器 • 比较与选择策略 • 实验与案例分析 • 总结与展望
01
温度传感器概述
定义与分类
定义
温度传感器是一种将温度变量转 换为可输出信号的传感器，用于 测量物体或环境的温度。
分类
按照测量方式可分为接触式和非 接触式；按照工作原理可分为热 电偶、热电阻、半导体温度传感 器等。
讨论多功能传感器融合技术的发展趋势， 如温度、湿度、光照等传感器融合技术在 环境监测等领域的应用。
THANKS
感谢观看
05
比较与选择策略
不同类型传感器之间比较
热电偶传感器 利用热电效应测量温度，具有测量范围广、精度高的特点， 但响应速度较慢，且易受电磁干扰影响。
热电阻传感器 利用材料电阻随温度变化的特性测量温度，具有较高的精 度和稳定性，但线性度较差，需进行非线性补偿。
红外温度传感器 通过测量目标物体发射的红外辐射来测量温度，具有非接 触式测量、响应速度快、抗干扰能力强的优点，但受环境 因素影响较大，精度相对较低。
优缺点分析
优点
热电偶温度传感器具有测量范围宽（-270~+2000℃）、精度高、稳定性好、响应时间快等优点。此 外，热电偶结构简单，制造方便，成本较低。
缺点
热电偶的冷端补偿问题会影响测量精度。同时，热电偶对连接线的材质和长度有一定要求，否则会产 生附加误差。此外，热电偶的长期稳定性和复现性较差。
04
02
电阻式温度传感器
Байду номын сангаас
原理与结构
原理
利用物质电阻随温度变化的特性进行 测量。温度升高时，电阻值增加；温 度降低时，电阻值减小。

也出现了多种用于1000 ~ 1300℃的热电阻传感器。
热电阻传感器
铂热电阻的测温的范围一般为零下200-800摄 氏度，铜热电阻为零下 40到140摄氏度。
热电阻传感器在工业上测感器?
传感器是能感受规定的被测量并按 照一定规律转换成可用输出信号的 器件或装置.
传感器的种类很多，不胜枚举。传感器的分类方 法也很多，其中，温度传感器属于环境量检测传 感器
温度传感器的概述
温度传感器是一种将温度变化转换成电磁参 量变化的装置,它利用传感元件的电磁参数随 温度变化特性来达到测量的目的。例如:将温 度的变化转化成电阻、磁导或电动势等的变 化，通过适当的测量电路，就可由这些电磁 参数的变化来表达所测量度的变化。
在各种温度传感器中，以把温度量转换为电 动势和电阻的方法最为普遍。常用的温度传 感器有热电偶、热电阻和热敏电阻。
各类温度传感器
热电阻传感器
热电阻传感器是利用导体的电阻随温度变化的特性，对温度和温度有关的参 数进行检测的装置。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。大多数热电阻在温度升高1℃时电阻值将增 加0.4% ~ 0.6%。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。 热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度 及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较 适用。目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数 大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量200℃～+500℃范围内的温度。并且随着科技的发展热电阻传感器的测温范 围也随着扩展，低温方面已成功地应用于 1 ~ 3K的温度测量中，高温方面

以及接线盒等部分组成。实验室用时，也可不装保护套管，以减小热惯性。
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4
工业热电偶结构示意图 1－接线盒；2－保险套管3―绝缘套管4―热电偶丝
单元一 认识温度传感器—热电偶
2、铠装式热电偶（又称套管式热电偶） 断面如图所示。它是由热电偶丝、绝缘材料，金属套管三者拉细组合而成
一体。又由于它的热端形状不同，可分为四种型式如图。
E AB(t,t0 ) E AC(t,t0 ) E BC(t,t0 )
单元一 认识温度传感器—热电偶
标准电极定律是极为实用的定律，使得标准电极的作用得以实现。 可以想象，金属有成千上万，而合金类型更是繁多。因此要得出各种金 属之间组合而成垫电偶的热电动势，其工作量太大。由于铂的物理、化 学性质稳定，熔点高易提纯，所以通常选用高纯铂作为标准电极。当各 种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势已知，则各种金属之间相互组合 而成的热电偶的热电动势就可计算出来。
认识传感器
3. 传感器的组成 传感器的组成按其定义一般由敏感元件、转换元件、信号调理转换电路三部
分组成,有时还需外加辅助电源提供转换能量。其中，敏感元件是指传感器中能 直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响 应的被测量转换成适合于传输或测量的电信号部分。由于传感器输出信号一般 都很微弱，因此传感器输出的信号一般需要进行信号调理与转换、放大、运算 与调制之后才能进行显示和参与控制。
E（T，Tn） 7.5mV E（T，0） E（T，30） E(30,0) 7.5 0.173 7.673mV
反查分度表有T=830℃，测量端实际温度为830℃
单元一 认识温度传感器—热电偶 五、热电偶的测量电路
原理如上图所示，热电偶产生的毫伏信号经放大电路后由VT端输出。它可 作为A/D转换接口芯片的模拟量输入。