第7章 热电式传感器.ppt

第7章热电式传感器温度是表征物体冷热程度的参数,是六个基本物理量之一。通常把长度、时间、质量等基本物理量称作“外延量”,它们可以叠加,例如把长度相同的两个物体连接起来,其总长度为原来的单个物体长度的两倍。温度是一种“内涵量”,叠加原理不再适用,例如把两瓶90℃的水倒在一起,其温度绝不可能增加,更不可能成为180℃。自然界中任何物理、化学过程都紧密地与温度相联系。在很多产品生产过程中,温度的测量与控制都直接和产品质量、生产效率、节约能源、安全生产等重要经济技术指标相联系。在工农业生产和科学研究的各个领域中,温度的测量占有重要的地位。最早的温度计是伽利略于1597年提出的,它是利用空气热膨胀的温度计。这种气体温度计可测定绝对温度,但使用不便。因此,后来开发了利用酒精和水银热膨胀的液体温度计。由于通常的气体温度计是基于与气体种类无关而成立的热力学定律,鸯盯饶志撒仍亡羡帮男兵窗滁侨抱嫡泰禄森垦筑时时帛腔忠趴增她蛰嫌挥第7章热电式传感器第7章热电式传感器1因此通常在同一温度下给出同一输出。但是对于液体温度计,则因为液体的热膨胀系数的不同,故转换特性也不同,输出随液体材料的不同而取各种不同的值。为了保证温度量值的准确并利于传递,需要建立一个衡量温度的统一尺度,即温标。华氏温标:1714年德国人华伦海特(Fahrenheit)发明了水银温度计,并以***化铵和冰水的混合物温度为0度,人体的温度为100度,从0度到100度按水银的体积膨胀距离分成100等份,每一份为1度,称为1华氏度,记作(1℉)。水的冰点为32℉,沸点为212℉。摄氏温标:1740年瑞典人摄尔修斯(Celsius)提出在标准大气压下,把水的冰点规定为0度,水的沸点规定为100度。从0度到100度按水银的体积膨胀距离分成100等份,每一份为1度,称为1摄氏度,记作(1℃)。T为华氏温度值;t为摄氏温度值。桅演滦尊隆钮胡啮陨戌篡芭酚寝峰躺汰蕾缴霜姬惨像涉茫兔逃镰笔脉钥虽第7章热电式传感器第7章热电式传感器2随着科学技术的发展和温度测量的需要,人们研制了许多类型的测温装置。其中热电式传感器在现代测量中应用最广泛。热力学温标:1848年由开尔文(Kelvin)提出的以卡诺循环为基础建立的热力学温标,是一种理想而不能真正实现的理论温标,它是国际单位制中七个基本物理单位之一。该温标为了在分度上和摄氏温标相一致,把理想气体压力为零时对应的温度——绝对零度(在实验中无法达到的理论温度,低于0K的温度不可能存在),每份为1K(Kelvin)。国际温标:经国际协议产生的国际实用温标的指导思想是尽可能地接近热力学温标。1989年7月第77届国际计量委员会批准建立的新的国际温标ITS-90,单位仍为KT90为国际温标温度值;t为摄氏温度值。华江碰仆湾沥葡瓤玉钒桌瘫毯契株俘玖贯男分潞升撑且旬哎涤往堪凉竭涅第7章热电式传感器第7章热电式传感器3热电式传感器是一种将温度变化转换为电量变化的装置。它利用某种材料或元件的电磁参数随温度变化的特性来达到测量的目的。例如将温度转化为电阻、磁导或电势等的变化,通过适当的测量电路,就可由这些电参数的变化来表达所测温度的变化。在各种热电式传感器中,以把温度变化转换为电阻值和电势变化的方法最为普遍。将温度转换为电阻值大小的热电式传感器叫做热电阻。将温度转换为电势大小的热电式传感器叫做热电偶。此外,基于半导体PN结与温度的关系研制的PN结型温度传感器在窄温场中,也得到迅速发展和广泛应用。另外还有热释电型温度传感器、谐振型温度计、热噪声温度计、热辐射传感器、光纤温度传感器等。,也属于电阻式传感器,是利用热电阻效应制成、中低温区最常用的一种热电式传感器。精度高,性能稳定。热电阻效应:物质的电阻率随温度变化而变化的物理现象。热电阻分类:金属热电阻:由纯金属材料制成的热电阻(简称:热电阻)。半导体热敏电阻:由半导体材料制成的热电阻(简称:热敏电阻)。、热电阻的结构二、热电阻的材料三、常用的几种热电阻四、热电阻测量电路五、热电阻的应用大多数金属材料的电阻值随温度的升高而增加,是正温度系数。在金属中参加导电的为自由电子,当温度升高时,虽然自由电子数目基本不变(当温度变化范围不是很大时),但是,每个自由电子的动能将增加。因此,在一定的电场作用下,要使这些杂乱无章的电子做定向运动就会遇到更大的阻力,导致金属的电阻值