项目二 温度传感器的检测与应用

项目二

温度传感器的检测与应用01温度传感器的认知04热电偶的制作与测量02热电阻的测量03热敏电阻的测量06红外感应智能灯电路的设计与制作05TN901红外测温系统的设计与制作目录温度传感器的认知01自主学习通过微课视频、网络资料和微信论坛等工具，了解温度传感器的概念和种类，进行讨论学习。计划与决策将温度变化转换为电量变化的传感器。定义接触式和非接触式温度传感器。分类温度的数值表示方法，包括摄氏温标、华氏温标和热力学温标。温标传感器检测系统的组成框图温度测量与自动控制系统的组成框图温度测量与自动控制系统的应用实例结构图任务实施汽车上装有多种温度传感器，包括发动机、冷却液、机油、空调、悬架空气泵等，用于监测车辆状态。任务描述01汽车上的传感器材料准备02查找相关资料，了解汽车上的温度传感器的工作原理，并填写表2-1。任务实施03汽车上的温度传感器的特性和工作原理查找相关资料，了解汽车上的温度传感器的特性和工作原理，并填写下表巩固拓展以学习小组为单位，选择一种温度传感器，讲解其应用场合，录制成视频上传至学习平台。检查与评价学生以学习小组为单位选择一种温度传感器，讲解其应用场合。教师和学生为各个小组打分并点评，建立自我评价、小组评价和教师评价三位一体的多元评价体系。温度传感器选择多元评价体系任务二

热电阻的测量02自主学习通过微课视频、网络资料和微信论坛等工具，了解热电阻特性及工作原理，进行讨论学习。计划与决策

热电阻的特性热电阻是利用金属导体的电阻随温度变化而变化的特性制成的传感器，可测量温度。热电阻分类与原理铂热电阻和铜热电阻是常用的金属热电阻，分别用于高精度温度测量和低温测温。热电阻测量电路两线制连接方法存在测量误差，三线制可补偿连接导线电阻，但要求一致，四线制不受连接导线影响，得到高准确度温度测量。电阻式温度传感器的分类铂热电阻的结构热电阻测量电路的连接方式（a）两线制（b）三线制（c）四线制热电阻常用测量电路（a）两线制单臂电桥测量电路（b）三线制单臂电桥测量电路（c）四线制恒流源测量电路任务实施测量铂热电阻（Pt100）和100Ω色环电阻阻值随温度变化的情况。任务描述01铂热电阻、精密色环电阻100Ω、玻璃杯、万用表、测温计材料准备02在室温下测量Pt100和色环电阻的电阻值，然后将它们放在沸水中测出阻值，记录温度与阻值。任务实施03测量数据巩固拓展温度升高，阻值增大，正比关系。Pt100阻值变化原因0℃阻值100Ω，100℃阻值138.5Ω。Pt100阻值Pt100适合做温度测量。Pt100与色环电阻比较测量误差、环境因素等。误差原因检查与评价01铂热电阻阻值随温度升高而升高，100Ω色环电阻阻值随温度升高而降低。实验结果02建立自我评价、小组评价和教师评价三位一体的多元评价体系。评价体系任务三

热敏电阻的测量03自主学习通过微课视频、网络查找资料、微信论坛等工具，了解热敏电阻的定义、分类、外形、特性和应用。计划与决策热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随温度变化而变化的性质制成的，分为PTC、NTC和CTR。热敏电阻定义分类热敏电阻分为正温度系数、负温度系数和临界温度系数，特性各不相同。热敏电阻特性热敏电阻检测分两步，常温下测阻值，改变温度测变化，应用包括正温系数温度上下限报警电路。热敏电阻检测热敏电阻的定义与分类热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随温度变化而变化的特性制成的，属于半导体测温元件。热敏电阻的种类很多，按电阻值与温度的关系特性可分为以下三种：热敏电阻的外形和电路符号热敏电阻的特性热敏电阻分为正温度系数热敏电阻、负温度系数热敏电阻和临界温度热敏电阻三种，其特性各不相同，具体介绍如下： 正温度系数（PositiveTemperatureCoefficient，PTC）热敏电阻是指电阻值随温度升高而增大的热敏电阻。 负温度系数（NegativeTemperatureCoefficient，NTC）热敏电阻是指电阻值随温度升高而减小的热敏电阻。 临界温度热敏电阻（CriticalTemperatureResistor，CTR）是指电阻值在特定温度范围内随温度升高而减小3～4个数量级，即具有很大的负温度系数的热敏电阻。热敏电阻的温度特性曲线热敏电阻的检测热敏电阻的两种应用电路任务实施观察和测试两种类型热敏电阻的工作特性。任务描述在室温下测量NTC、PTC热敏电阻的电阻值，然后将其放在沸水中测试，记录温度与阻值。任务实施NTC热敏电阻、PTC热敏电阻、玻璃杯、万用表、测温计材料准备测量数据先在室温下使用万用表分别测量NTC热敏电阻与PTC热敏电阻的阻值；然后用手捏住热敏电阻，等待60s后分别测量其阻值；再将热敏电阻放到沸水中并分别测量其阻值。记录室温、体温、沸水三种情况下的温度与对应的热敏电阻的阻值，并填写下表：巩固拓展热敏电阻阻值变化原因温度变化导致热敏电阻材料分子结构变化，从而改变阻值。热敏电阻阻值与温度关系NTC热敏电阻阻值随温度升高而降低，呈指数关系；PTC热敏电阻阻值随温度升高而升高，呈指数关系。热敏电阻类型NTC热敏电阻为负温度系数型，PTC热敏电阻为正温度系数型。热敏电阻与热电阻比较热敏电阻对温度变化更敏感。检查与评价自我评价、小组评价和教师评价相结合，全面评价项目学习效果。多元评价体系NTC热敏电阻阻值随温度升高而降低，PTC热敏电阻阻值随温度升高而升高。实验结果任务四

热电偶的制作与测量04自主学习通过微课视频、网络资料和讨论学习，了解热电偶测温原理和测温电路。计划与决策热电偶由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒等组成，如图2-11所示。知识1热电偶的结构热电偶由不同材料的金属导体或半导体组成，通过测量热电偶的输出电动势，即可测量出所测温度值。热电偶测温原理热电偶测温电路包括基本测温线路、测温线路和共用仪表的测量线路，可测量单点温度、两点之间温差和平均温度。热电偶测温电路工业热电偶的结构示意图热电偶的组成测温电路测温电路任务实施制作简易热电偶并测试热电效应。任务描述0103制作简易热电偶，将漆包铜线和康铜线两端打亮，绞紧连接，测试热电效应，记录数据。任务实施02准备元器件、工具清单如表2-5。材料准备测试热电效应的实验过程测量数据

将万用表拨至DC200mV挡，将两根金属丝的自由端分别接万用表的电压挡。点燃酒精灯，用火焰灼烧简易热电偶的绞紧连接点，观察万用表读数的变化，记录温度升高过程中万用表的两次读数。熄灭酒精灯后，温度逐渐下降，观察万用表读数的变化，记录温度降低过程中万用表的两次读数。巩固拓展利用两种不同金属的热电效应，将温度差异转化为电压信号。热电偶原理停止加热后，热端温度逐渐降低，温差减小，电压读数逐渐减小，最后恢复到初始状态。热电偶测试温度差异越大，产生的电压越高。热电效应特点检查与评价学生分组上台讲解制作过程。简易热电偶制作01学生分组上台讲解实验过程。测量热电效应实验02教师和学生为各小组打分并点评，建立自我评价、小组评价和教师评价三位一体的评价体系。多元评价体系03任务五

TN901红外测温系统的设计与制作05自主学习通过微课视频、网络查找资料和微信、论坛等工具讨论学习，了解红外测温传感器的工作原理和应用。计划与决策红外测温传感器利用红外线的物理性质来测量温度，可准确测定物体表面温度。红外测温原理红外测温仪利用热辐射体在红外波段的辐射通量测量温度，具有远距离、非接触式测量、灵敏度高、准确度高等优点。红外测温仪应用红外热像仪可透过烟尘、云雾等看清目标，温度分辨力可达0.05℃，在汽车、电气、医学等领域有应用。红外热像仪应用TN901红外数字测温模块，测量温度范围为-33～220℃，精度为2℃，可与单片机连接进行信号处理，快速精准测量人体体温。跨学科融合红外应用红外线在电磁波谱中的位置红外测温的优点远距离、非接触式测量，适用于高速、带电、高温、高压等场合。反应速度快，不需要达到热平衡状态，反应时间为微秒量级。灵敏度高，红外辐射能量与温度T成正比。准确度高，测量误差可控制在±0.1℃以内。测量范围广，可达0～1000℃。红外测温仪的应用TN901的外形和产品参数TN901的典型应用任务实施制作TN901红外测温传感器任务描述准备元器件清单如表2-7。材料准备在万能板上插装和焊接电路，注意元器件布局和连线，焊接要求可靠，不能出现连焊、虚焊和漏焊现象。任务实施TN901红外测温系统电路图TN901红外测温系统的实物装配与调试结果巩固拓展1.查找资料，了解红外自动水龙头的工作原理。2.查找资料，了解阅报栏自动控制灯的工作原理。街边阅报栏自动控制灯检查与评价学生分组派代表上台讲解TN901红外测温传感器电路的装配过程。装配过程教师和学生为各个小组打分并点评，建立自我评价、小组评价和教师评价三位一体的多元评价体系。多元评价体系学生分组派代表上台讲解TN901红外测温传感器电路的调试过程。调试过程红外感应智能灯电路的设计与制作06自主学习通过微课视频、网络资料和微信论坛等工具，了解热释电红外传感器的工作原理和应用。计划与决策知识

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热释电效应当晶体受热时，两端会产生数量相等而符号相反的电荷，这种现象称为热释电效应。0102热释电红外传感器热释电红外传感器利用材料的热释电效应制成，由光学滤镜、场效应管、红外感应源、偏置电阻等元件组成。03热释电红外传感器原理红外探头探测人体波长红外辐射，热释电元件对波长敏感，覆盖菲涅尔透镜控制干扰，两片元件接收到的热量不同，经信号处理后报警。04跨学科测温识别通过人脸识别门禁系统进行通行权限登记，同时内置红外非接触式测温模块，实现高效、准确的疫情防控解决方案。热释电效应图解热释电红外传感器的结构热释电红外传感器的工作原理人的正常体温一般约为37℃，人体会辐射波长为10μm左右的红外线，红外探头正是依靠探测人体辐射的红外线来进行工作的。人体辐射的红外线经过菲涅耳透镜后汇聚到红外感应源上。红外感应源通常是热释电元件。热释电元件接收到人体辐射的红外线，会发生温度变化从而失去电荷平衡，向外释放电荷。这些电荷经电路检测处理后就能产生报警信号。

任务实施任务描述红外感应智能灯的设计与制作VD1IN4148C3470μC40.22μ材料准备准备元器件清单如表2-8。任务实施利用Proteus软件模拟电路布局、连线和调试，安装与调试电路，确保元器件排列整齐、连接线平直，故障