热电传感器2PPT学习课件

第8章温度传感器,传感器原理与应用,1,传感器原理及应用,第8章温度传感器,主要内容：8.1温度传感器的分类及温标8.2热电偶8.3热电阻、热敏电阻8.4集成温度传感器8.5红外温度传感器,2,传感器原理及应用,第8章温度传感器,8.2.2热电偶基本定律,如果将热电偶T0端断开，接入第三导体C，回路中电势由EAB（T，T0）应写为：,(1)三种导体的热电回路（中间导体定律）,3,传感器原理及应用,第8章温度传感器,8.2.2热电偶基本定律,结论：当热电偶引入第三导体C时，只要C导体两端温度相同，回路总电势不变。中间导体定律说明，回路中接入导体和仪表后不会影响热电势。根据这一定律，将导体C作为测量仪器接入回路，就可以由总电势求出工作端温度，条件是：保证两端温度一致。,4,传感器原理及应用,第8章温度传感器,8.2.2热电偶基本定律,在热电偶测温回路中TC为热电极上某点温度；热电偶在接点温度为T、T0时的热电势EAB（T，T0），等于接点温度T、TC和TC、T0时的热电势的代数和，A-B热电偶的热电势为：,实际测量时，利用这一性质，对参考端温度不为零度时的热电势以及冷端延伸引线进行修正和补偿。,(2)参考电极定律（中间温度定律）,5,传感器原理及应用,第8章温度传感器,8.2.2热电偶基本定律,若导体A、B分别于第三种材料C组成的热电偶产生的热点势已知，则由导体A、B组成的热电偶所产生的热点势：,(2)标准电极定律,6,传感器原理及应用,第8章温度传感器,8.2.2热电偶基本定律,意义：检测任意材料组合的热电势工作量太大可取某一材料做标准电极测得其他材料与该标准电极的热电势根据标准电极定律，可推导出各种材料相互组合的热电势,(2)标准电极定律,7,传感器原理及应用,第8章温度传感器,8.2.3热电偶的结构和种类,贵金属热电偶铂铑铂铑（6001700）铂铑铂（01600）普通金属热电偶镍铬镍硅（-2001200）镍铬镍铜（-40750），铁康铜（0400）热电偶可以测量上千度高温，并且精度高、性能好，这是其它接触式温度传感器无法替代的。,1.热电偶种类,国际电工委员会IEC(InternationalElectroTechnicalCommission)推荐种标准化热电偶，已列入工业标准化文件，具有统一的分度表。,8,镍铬镍硅热电偶(K型)分度表（参考端温度为0）,9,传感器原理及应用,第8章温度传感器,8.2.4热电偶测量电路及应用,实际应用若参考端温度不为0，工作端温度为t时，由分度表可查出EA（t，0）;与实际热电势EAB（t,t0）之间的关系可通过中间温度定律得出：,10,传感器原理及应用,第8章温度传感器,8.2.4热电偶测量电路及应用,例：使用K型热电偶测温，当基准接点为0，测量接点为30和900时，温差电动势分别为1.203mV和37.325mV。当基准接点为30，测温接点为900时的温差电动势E为多少？,解：t=900（测温点）t0=30（基准点）K型热电偶900时总的温差电势为37.325mV=E（900，30）+E（30，0）=E+1.203mV测温点温差电势为E=36.122mV,900300,中间温度定律,11,镍铬镍硅热电偶(K型)分度表（参考端温度为0）,12,热电偶的测量电路,1.测单点温度2.测两点的温度差：反极性串联。电动势极性相反，仪表显示差值3.测多点的平均温度：同极性连接3.1并联3.2串联,13,传感器原理及应用,第8章温度传感器,热敏电阻传感器：利用导体材料的电阻随温度变化而变化的性质，实现温度的测量。,8.3热电阻和热敏电阻,热电阻电路符号,14,传感器原理及应用,第8章温度传感器,热敏电阻传感器：利用导体材料的电阻随温度变化而变化的性质，实现温度的测量。热敏电阻传感器主要有两大类：金属热电阻半导体热敏电阻金属热电阻、半导体热敏电阻统称热电阻。,8.3热电阻和热敏电阻,贴片式,薄膜式,大功率,15,P=U2R,16,传感器原理及应用,第8章温度传感器,普通金属热电阻一般用于-200+850温度测量,少数可测1000。材料多为纯铂金属丝，也有铜、镍，绕制在云母板、玻璃或陶瓷线圈架上，构成热电阻。,带保护管的铂测温电阻元件,8.3热电阻和热敏电阻8.3.1金属热电阻,17,传感器原理及应用,第8章温度传感器,8.3.1金属热电阻,18,传感器原理及应用,第8章温度传感器,8.3.1金属热电阻,19,传感器原理及应用,第8章温度传感器,按IEC（国际电工委员会）标准铂热电阻阻值与温度变化范围之间的关系近似为：,8.3.1金属热电阻,-200O,+0850,A、B、C为常数，t值的大小与有关,20,传感器原理及应用,第8章温度传感器,8.3.1金属热电阻,分度号分别为：Pt10、Pt100,目前我国规定工业用铂热电阻有两种公称值：,国际温标ITS90标准中,A、B、C常数规定为；,铂电阻的温度特性多为正特性,21,t=-150,22,23,传感器原理及应用,第8章温度传感器,铜热电阻阻值与温度变化范围之间的关系近似为：,8.3.1金属热电阻,-5015O,=4.28910-3,优点：电阻温度系数大；线性度好；便宜缺点：电阻率较低；体积大；热惯性大；稳定性差,24,传感器原理及应用,常用分度号：Cu50、Cu100Cu100在各温度点的电阻值均为Cu50的2倍,第8章温度传感器,8.3.1金属热电阻,25,传感器原理及应用,第8章温度传感器,热电阻型号命名方法,26,热电阻的测量电路-两线制,如图接法电桥平衡条件：R1R3=R2(Rt+2r)结论：该接法受导线电阻r影响很大,27,热电阻的测量电路-三线制,与两线制区别三根引出线一根与电源相连，不影响电桥平衡另两根分别于热电阻及其邻臂电阻相连电桥平衡条件：R1(R3+r)=R2(Rt+2r)结论：在R1=R2，且电桥平衡时，导线电阻r不影响测量结果,28,热电阻的测量电路-四线制,四根引出线分两对，分别连接恒流源与电压表r1、r4上的压降不在测量范围内r2、r3上无电流,29,标号为Pt100的铂热电阻，采用两线制接法测温。设电桥电源为10V，R1=R2=1000，R3=100，引线电阻r=5。如果待测温度为300，试求相对测量误差。思路：电桥输出电压=输出端前的电阻分压比例差电源电压测量值：两线制接法电桥输出电压准确值？,三线制接法,30,热电阻与热电偶的比较,31,传感器原理及应用,第8章温度传感器,近年来，几乎所有的家用电器产品都装有微处理器，温度控制完全智能化，这些温度传感器几乎都使用热敏电阻。,8.3热电阻和热敏电阻8.3.2热敏电阻,热敏电阻是用半导体材料氧化复合烧结而成温度敏感元件主要材料有：Mn、Co、Ni、Cu、Fe氧化物，,32,传感器原理及应用,第8章温度传感器,8.3.2热敏电阻,33,传感器原理及应用,第8章温度传感器,热敏电阻温度特性PTC正温度系数特性型；NTC负温度系数特性型；,8.3.2热敏电阻,多数半导体热敏电阻具有负温度系数，温度升高电阻下降，同时灵敏度下降；所以热电阻限制了它在高温下使用。目前，热敏电阻温度上限约300。,半导体热敏电阻通过参杂，是很好的低温传感器，可以测量40-100K（-233-173）的温度。热敏电阻最大的缺点是，产品一致性差，互换性不好，一般只用于电器产品，不在石油、钢铁等制造业上使用。,34,传感器原理及应用,第8章温度传感器,8.3.2热敏电阻,热敏电阻常温阻值很大，导线电阻影响可忽略不计热敏电阻的使用要注意控制电流，防止自热误差,热敏电阻的常见用途测温其他NTC：防初导通时的电涌PTC：处理电路中的电流脉冲异常。过流保护，过热保护，自控加热,35,传感器原理及应用,本章要点:,热电偶温度传感器测温连接不同材料的金属线，且加热一端，另一端产生电动势，可在1500以下使用;热电偶的热电效应、热电偶的