第一章 温度传感器(教学用).ppt

第一章温度传感器
第一节电阻型温度传感器
第二节热电偶
第三节半导体pn结型温度传感器
第四节其他温度传感器
温度传感器是实现温度检测和控制的重要器件。在种类繁多的传感器中,温度传感器是应用最广泛、发展最快的传感器之一。
温度是与人类生活息息相关的物理量。
在2000多年前,就开始为检测温度进行了各种努力,并开始使用温度传感器检测温度。
人类社会中,工业、农业、商业、科研、国防、医学及环保等部门都与温度有着密切的关系。
工业生产自动化流程,温度测量点要占全部测量点的一半左右。
温度是反映物体冷热状态的物理参数。
因此,人类离不开温度,当然也离不开温度传感器。
一、温度的基本概念
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。
温标
表示温度大小的尺度,是温度的标尺,简称温标。
温度数值的表示方法叫做“温标”。为了定量地确定温度,对物体或系统温度给以具体的数量标志,各种各样温度计的数值都是由温标决定的。
温标是为量度物体或系统温度的高低对温度的零点和分度法所做的一种规定,是温度的单位制。
热力学温标
国际实用温标
摄氏温标
华氏温标
目前,国际上用得最多的温标有:

1848年威廉·汤姆首先提出以热力学第二定律为基础,建立温度仅与热量有关,而与物质无关的热力学温标。因为是开尔文总结出来的,故又称开尔文温标,用符号K表示。
在国际单位制中,它是七个基本单位之一,名叫热力学温度。
1954年,,并以它的1/,这样热力学温标就完全确定了,即T=(Q1/Q2)。
注意:摄氏温度的分度值与开氏温度分度值相同,即温度间隔1K=1℃。T0是在标准大气压下冰的融化温度, T0 = K。 K。
1K定义为水三相点热力学温度的1/,水的三相点是指纯水在固态、液态及气态三相平衡时的温度, K,这是建立温标的惟一基准点。
为了解决国际上温度标准的实用问题,国际上协商决定,建立一种既能体现热力学温度(即能保证一定的准确度),又使用方便、容易实现的温标,即国际实用温标International Practical Temperature Scale of 1968(简称IPTS-68),又称国际温标。
它是一种国际间的协议性温标,是世界上温度数值的统一标准。一切温度计的示值和温度测量的结果都应该表示成国际实用温标温度,它的温度数值可以表示成开尔文温度或摄氏温度的数值。
从国际温标的定义方法来看,它仍然是一种经验温标。但它是以热力学温度为标准而制定的,是热力学温度的一种近似,这是它与历史上各种经验温标的根本区别。
国际实用温标的基本思想是:将温度范围分成几个区域,每个区域采用操作起来较为简便的温度计。但它们的刻度均以热力学温标逼近,即在不同的温区有不同的标准公式。这样,在温度计上的刻度不一定是均匀的,但测出的温度却尽可能接近热力学温度。
协议性温标随科学技术水平的提高不断改进,以便缩小国际实用温标与热力学温标之间的差距。例如更精确地测定标准温度点的温度;修正内插公式;改进基准温度计等。
温标的要点是:
(1)1968年国际实用温标规定热力学温度是基本温度,用T表示,其单位是开尔文,符号为K。
目前,国际通用的国际实用温标是国际权度委员会根据第十三届国际权度委员会大会决议制定的。各国从1969年开始采用,我国从1973年起在全国范围内推行。
(2)国际实用温标是以11个可复现的平衡态(定义固定点)的温度指定值,以及在这些固定点上分度的标准内插仪器作为基础的。固定点之间的温度,由内插公式确定。 11个可以复现的固定点是一定种类的纯物质的某种相平衡点(包括不同物质的凝固点、沸点、三相点) 。1968年国际实用温标(1975年修订版)所采用的定义固定点及其温度指定值列在附表中。
氢
氧
三相点
沸点


-
-
水
三相点
沸点




锌
凝固点


银
凝固点


金
凝固点


物质
三相点
平衡状态
温度
T68/K
T68/℃




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沸点25/76atm
沸点
沸点
国际实用温标(IPTS-68)的固定点