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经典温度传感器.ppt


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文档列表 文档介绍
经典温度传感器
温度测量
(1)接触式测温法
测温传感器敏感元件直接与被测物体接触,在足够长的时间内,使传感器与被测点达到热平衡,以实现温度测量。
特点是:
由于传感器与被测物体接触,所以测量比较直观、可靠,测温准确度较高,但它直接影响被测物体温度场的分布。
使用该种方法需要使测温元件与被测物体达到热平衡,所以测温时产生较大的时间滞后,并由此带来测量误差。
测温范围在1600℃以下,通常1000℃以下的温度容易测量,1200℃以上的温度不易测量。
温度测量
(2) 非接触式测温法
测温传感器不接触被测物体,利用物体的热辐射随温度变化的原理测定物体温度,故又称辐射测温。
特点是:
测温传感器不与被测物体接触,也不改变被测物体的温度分布,热惯性小,动态测量反应快,适于测量高温。
受环境条件影响较大,测量精度较低。从理论上讲,其测温上限是无限的,实际上一般只用到3000℃。
在高温领域中,使用较多的有辐射高温计、光学高温计和光电高温计等。
近些年来,红外辐射高温计、比色温度计的应用也在逐渐扩大。
温度测量
常用测温方法的种类及特点
温度测量
双金属温度计
结构
双金属温度计是把两种膨胀系数不同的金属薄片焊接在一起制成的。
它是一种固体膨胀温度计。其结构简单、牢固,可将温度变化转换成机械量变化。
故:它不仅用于测量温度,而且还用于温度控制装置(尤其是开关的“通断”控制),使用范围相当广泛。
双金属温度计的工作原理
(1) 将其一端固定, 如果温度升高, 下面的金属 B(例如黄铜)因热膨胀而伸长,上面的金属 A(例如因瓦合金)却几乎不变,致使双金属偏向上翘。温度越高则产生的线膨胀差越大,引起的弯曲越大。
(2) 感温元件通常绕成螺旋形,一端固定,另一端连接指针轴。温度变化时,感温元件的弯曲率发生变化,并通过指针轴带动指针偏转,在刻度盘上显示出温度的变化。
温度测量
温度测量
热电温度计
热电式传感器是将温度的变化转为电量输出变化的装置。
工程测量中,又以温度转换成电势和电阻变化的方法最为普遍,所以一般将常用的温度传感器分为两大类,即:
1。热电偶 ------
温度→电势
2。热(敏)电阻 ------
温度→电阻
将两种不同的金属 A 和 B 连接成图示的闭合回路。
我们称它为热电偶。
热电偶
A.B 材料称之为“热电极” (热偶的)
温度测量
如果将它们的两个接点中的一个加热,使其温度为 T ,而另一接点为 T0
即: T > T0
如果在回路中接入“检流计”则可看到回路中就有电流产生.这一现象称之为“热电效应”.
这种情况下产生电流的电动势叫“热电势” 并且表示为:
热电势 = EAB( T, T0 )
高温端处的 A.B 材料结点称为: “热端” 或 “工作端”.
低温端处的 A.B 材料结点称为: “冷端” 或 “自由端”.
热电偶作为为传感器, 即:它可以实现将被测温度信号转换成热电势信号,而后经后接仪表测出电势的大小,就实现了温度的测量.
温度测量
由理论分析可知:
热电效应产生的热电势 EAB( T, T0 ) 是由“接触电势”和“温差电势”两部分组成. 即:
EAB( T, T0 ) = 接触电势
(一) 接触电势 (Poltier 电势)
1793年,伏打发现,当两种不同的金属相互接触时.两种金属的接触表面各出现“异号电荷”,并称金属表面之间所产生的电位差为“接触电势”
他还发现,接触电势的大小随两两接触的金属不同而大小不同.
并且发现,所有的金属导体可以排列一个序列,序列中任何一种金属与后一种金属相接触,前者带正电后者带负电.
铅. 锌. 锡. 镉. 铝. 锑. 铋.水银. 铁. 铜. 银. 金. 铂.钯….
+ 温差电势
温度测量
分析:
⒈ 热电偶总电势与 NA.NB 材料电子密度及两端接点温度 T,T0 有关.
⒉ 电子密度 NA.NB 不仅取决于热电偶材料的特性,而且随温度变化,故
其是一个非常量.
⒊ 所以当材料一经确定,总电势 EAB(T,T0)就成了温度 T 和 T0的函
数差. 即
EAB(T,T0) = f(T) - f(T0)
⒋ 如果用某种方法使“冷端”温度 T0 恒定,则对一定的材料的热电偶
其总电势就只与 T 成单值函数关系.即
EAB(T,T0) = f(T) – C =φ(T)
式中: C 为由恒定温度决定的常数,关系式由实验获得,测量时很有用处.

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