温度传感器概述和光纤温度传感器传感技术.ppt

第四章 温度传感器
概述
红外温度传感器
光纤温度传感器
传感技术
温度传感器概述和光纤温度传感器传感技术
温度是表征物体或系统冷热程度的基本物理量。
温度单位是国际单位制中七种基本单位之一。
热平衡：温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量。
分子物理学：温度反映了物体内部分子无规则运动的剧烈程度。
能量：温度是描述系统不同自由度间能量分配状况的物理量。
概述
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根据传感器的测温方式，温度基本测量方法通常可分成接触式和非接触式两大类。
接触式：接触式温度测量的特点是感温元件直接与被测对象相接触，两者进行充分的热交换，使两者具有同一温度，达到测量的目的。
根据测温转换的原理，接触式测温又可分为膨胀式、热阻式、热电式等多种形式。
概述
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优点—测温精度相对较高，测温系统结构简单、体积小、可靠、维护方便、价格低廉，仪表读数直接反映被测物体实际温度；可方便地组成多路集中测量与控制系统 。
缺点—由于感温元件与被测介质直接接触，从而要影响被测介质热平衡状态，而接触不良则会增加测温误差；被测介质具有腐蚀性及温度太高亦将严重影响感温元件性能和寿命等缺点。
概述
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概述
非接触式：非接触测量法是利用物质的热辐射原理，测温敏感元件不与被测介质接触，通过辐射和对流实现热交换，达到测量的目的。
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概述
优点—非接触式测温具有不改变被测物体的温度分布，热惯性小，测温上限可设计得很高，便于测量运动物体的温度和快速变化的温度等优点。
缺点—整个测温系统结构复杂、体积大、调整麻烦、价格昂贵；仪表读数通常只反映被测物体表现温度(需进一步转换)；不易组成测温、控温一体化的温度控制装置。
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红外温度传感器
任何物体只要其自身及周围的温度不是绝对零度，都会以电磁波的形式向周围辐射能量。这种电磁波是由物体内部带电粒子在分子和原子内振动产生的，其中与物体本身温度有关传播热能的那部分辐射，称为热辐射。它不需要任何物质作为媒介（真空中也传播）。物体温度越高，粒子被激励的越强烈，辐射能量越大。当与周围的温度相等时，辐射热量过程处于动平衡状态。
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红外温度传感器
辐射能投射到物体表面上；一部分被物体吸收，一部分被反射，另一部分透过物体。设外界投射到物体表面上的总能量为Q0，吸收QR，反射QP，透射Qt。比值QR/Q0，QP/Q0，Qt/Q0，分别称作该物体的吸收率，反射率和透射率。依次为α，β，τ，根据能量守恒定律，α＋β＋τ＝1，当α＝1，β=τ=0，该物体称为绝对黑体，全吸收。
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（1）红外辐射
红外辐射俗称红外线，它是一种人眼看不见的光线。但实际上它和其他任何光线一样，也是一种客观存在的物质。任何物体，只要它的温度高于绝对零度，就有红外线向周围空间辐射。红外线是位于可见光中红光以外的光线，故称为红外线。～1000μm的频谱范围之内。相对应的频率大致在4×1014～3×1011 Hz之间，红外线与可见光、紫外线、x射线、射线和微波、无线
红外温度传感器
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电波一起构成了整个无限连续的电磁波谱。红外辐射的物理本质是热辐射。物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，红外辐射的能量就越强。研究发现，太阳光谱各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的，而且最大的热效应出现在红外辐射的频率范围内，因此人们又将红外辐射称为热辐射或热射线。
红外温度传感器
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