检测技术及仪表 第2版 课件3.4 其他（双金属、集成温度）

3.4其他接触式温度检测仪表

3.4.1膨胀式温度计（1）特点：膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀的性质而制成的。它们一般不具有信号远传功能，常用作现场温度指示。图3-30玻璃管液体温度计压力式温度计特点：是根据封闭容器中的液体、气体或低沸点饱和蒸气压，受热后体积膨胀或压力变化原理制作的，并用压力表来测量此变化。按所用工作介质不同，可分为：液体压力式温度计；气体压力式温度计；蒸气压力式温度计。原理：依据液体膨胀定律，即一定质量的液体，在体积不变的条件下，液体的压力与温度呈线性。气体、蒸汽的压力与温度也是呈一定的函数关系，因此压力式温度计的标尺应均匀等分。结构：压力式温度计是由充有感温介质的温包、传压元件(毛细管)及压力敏感元件(弹簧管)组成。

（动画）温度检测及仪表动画/带温度补偿的液体压力式温度计.swf压力式温度计

体积热膨胀式

不需要电源，耐用；但感温部件体积较大。

气体的体积与热力学温度成正比3.4.2双金属温度计（1）结构原理：双金属温度计是利用两种膨胀系数不同的金属元件来测量温度的。其结构简单、牢固，可部分取代水银温度计，用于气体、液体及蒸气的温度测量。双金属温度计是由两种膨胀系数不同的金属薄片叠焊在一起制成的测温元件，

如图3-1(a)所示，其中双金属片的一端为固定端，另一端为自由端。当t=t0时，两金属片都处于水平位置；当t>t0时，双金属片受热后由于两种金属片的膨胀系数不同而使自由端产生弯曲变形，弯曲的程度与温度的高低成正比。(动画)

温度检测及仪表动画\固体膨胀式温度计（双金属）.swf双金属温度计图返回图3-1双金属温度计测温原理图3-2双金属温度计结构1-指针；2-表壳；3-金属保护管；4-指针轴；5-双金属感温元件；6-固定端；7-刻度盘3.4.2PN结测温与集成温度传感器1.PN结测温利用半导体PN结的正向伏安特性与温度之间的关系可以测温。二极管的正向电流PN结的反向饱和电流PN结正向压降在温度不高时，可近似为：上式两边取对数得：因二极管的反向饱和电流也是温度的函数整理得：在保持恒定时，与之间为单值函数关系。对上式求导：随着温度的上升结电压下降，其温度系数比典型热电偶（数十微伏）大得多，这是PN结测温的理论基础。由于PN结测温线性好、灵敏度高、输出阻抗低，可以利用半导体二极管或三极管作为感温元件，配以恒流电路、放大电路、输出电路、显示电路进行温度测量。图3-33二极管温度特性曲线2.集成温度传感器将感温元件（PN结）、恒流电路、放大和补偿电路、输出驱动电路等集成在同一硅片上，封装在同一壳体内形成一体化温度传感器。按照输出信号的形式，分模拟信号和数字信号两类，其中模拟信号有电流和电压两种模式。AD590是典型的电流输出型集成温度传感器，基本电路如图3-34所示。图3-34AD590感温部分的核心电路通过激光修正值，使得传感器得到1uA/K的灵敏度。AD590的电源电压为5～30V，以热力学温标的零点作为零输出点，输出电流正比于绝对温度（在25℃时输出为298.2uA）。测温误差为±0.5℃，输出阻抗在10MΩ以上。AD590可以串联或并联使用，将几个AD590单元串联使用时，输出电流取决于几个被测温度中最低的温度；并联使用时，总输出电流是各单元的电流之和，可以检测几个被测点的温度之和或平均温度。图3-35AD590串并联使用集成温度传感器特点灵敏度高，电压输出型通常为10mV/℃；线性好，一般不必非线性补偿；复现性好于热电偶和热电阻；测温范围窄，由于受到PN结耐热性能和特性应用范围的限制，常用于-50～150℃温度检测；精度低，一般而言低于