温度传感器综述.doc

1 项目三温度传感器在实际生活中的应用 2 目录一、温度传感器定义······ 3 二、温度传感器介绍······ 4 三、温度传感器的分类····· 5 四、电热水器温度控制原理··· 8 五、原理图·········· 9 六、电热水器工作过程····· 10 七、元件选择········· 12 八、总结··········· 13 3 温度传感器的定义温度传感器( temperature transducer ) 是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分, 品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类, 按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。介绍温度传感器从 17 世纪初人们开始利用温度进行测量。在半导体技术的支持下, 本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、 PN 结温度传感器和集成温度传感器。与之相应,根据波与物质的相互作用规律,相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。 4 分类接触式接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触,又称温度计。温度计通过传导或对流达到热平衡,从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量精度较高。在一定的测温范围内,温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差,常用的温度计有双金属温度计、玻璃液 5 体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。它们广泛应用于工业、农业、商业等部门。在日常生活中人们也常常使用这些温度计。随着低温技术在国防工程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门的广泛应用和超导技术的研究,测量 120K 以下温度的低温温度计得到了发展,如低温气体温度计、蒸汽压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、低温热电阻和低温温差电偶等。低温温度计要求感温元件体积小、准确度高、复现性和稳定性好。利用多孔高硅氧玻璃渗碳烧结而成的渗碳玻璃热电阻就是低温温度计的一种感温元件,可用于测量 ~ 300K 范围内的温度。非接触式它的敏感元件与被测对象互不接触,又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速(瞬变)对象的表面温度,也可用于测量温度场的温度分布。最常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律,称为辐射测温仪表。 6 辐射测温法包括亮度法(见光学高温计)、辐射法(见辐射高温计)和比色法(见比色温度计)。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体(吸收全部辐射并不反射光的物体)所测温度才是真实温度。如欲测定物体的真实温度,则必须进行材料表面发射率的修正。而材料表面发射率不仅取决于温度和波长,而且还与表面状态、涂膜和微观组织等有关,因此很难精确测量。在自动化生产中往往需要利用辐射测温法来测量或控制某些物体的表面温度,如冶金中的钢带轧制温度、轧辊温度、锻件温度和各种熔融金属在冶炼炉或坩埚中的温度。在这些具体情况下,物体表面发射率的测量是相当困难的。对于固体表面温度自动测量和控制,可以采用附加的反射镜 7 使与被测表面一起组成黑体空腔。附加辐射的影响能提高被测表面的有效辐射和有效发射系数。利用有效发射系数通过仪表对实测温度进行相应的修正,最终可得到被测表面的真实温度。最为典型的附加反射镜是半球反射镜。球中心附近被测表面的漫射辐射能受半球镜反射回到表面而形成附加辐射,从而提高有效发射系数式中ε为材料表面发射率, ρ为反射镜的反射率。至于气体和液体介质真实温度的辐射测量,则可以用插入耐热材料管至一定深度以形成黑体空腔的方法。通过计算求出与介质达到热平衡后的圆筒空腔的有效发射系数。在自动测量和控制中就可以用此值对所测腔底温度(即介质温度)进行修正而得到介质的真实温度。 8 电热水器温度控制器电路工作原理该电热水器温度控制器电路由电源电路、漏电保护电路、温度控制电路、水位指示与防干烧电路组成原理图如下: 9 10 A)电源电路由电源变压器 T、整流桥堆 UR 、滤波电容器 Cl、 C2 和三端稳压集成电路 ICl 组成。 B)漏电保护电路由电流互感器 TA 、双时基集成电路 IC2(lC2a 、 IC2b) 内部的一个时基屯路和有关外围元件组成。 C)温度控制电路由双时基集成电路 lC2 内部的另一个时基电路、热敏电阻器 RT 、晶体管 V、继电器 K、电位器 RP 和有关外围元器件组成。 EH 为电加热器;VL1 为工作状态指示发光二极管, VL6 为电加热器工作指示发光二极管。工作过程接通电源开关 Sl后,交流 220V 电压经过 T降压、 UR 整流、 Cl滤波及 ICl 稳压后,在 C2 两端产生+l2V 电压(Vcc) ,作为漏电保护、温度控制、水位指示及防干烧电路的