5周-传感器及应用-模块二(一)温度的测量

第周第1次第1—课时模二一度测课班17授日

热电（）应实人节

/节实地使设实目、掌握温标的四种注事、注意四种温标之教效果学成评办作总系任签

、温度的宏观和微观的定义？教处签

【程入温度是一个大家耳熟能详的概念在我们工业测量中度的控制也是一个需要严格控制的非电量，本节课我们仪器来学习温度的测量。【授课一、温的基本概念温度

从宏观性质讲，温度表示了物体冷热程度，物体温度的高低确定了热量传递的方向；从微观性质讲，温度表示了物体内部分子运动的剧烈程度。温标

为了进行温度测量需建立温度的标尺即温标规定了温度读数的起点（零点）以及温度的单位。国际上规定的温标有：摄氏温标、华氏温标、热力学温标、国际实用温标。（1摄氏温标

摄氏温标把在标准大气压下冰的熔点定为零（0℃，实操过程

把水的沸点定为100度（100℃），在这两个温度点间划分等份，每一等份为1摄氏度。国际摄氏温标的符号为t,际摄氏温标的温度单位符号为℃。（2）华氏温标规定一定浓度的盐水凝固时的温度定为℉，把纯水凝固时的温度定为32℉把标准大气压下水沸腾的温度定为212℉℉代表华氏温度。（3）热力学温标（物理学中的绝对温度）国际单位制的基本温标。符号T，单位为开尔文，符号为K。热力学温标以水的固、液、气三态平衡共存时的温度为基本定点，并规定其温度为。（4国际实用温标

与热力学温标基本吻合它仅定义了一系列温度的固定点而且规定了不同温度段的标准测量仪器因此复现精度（全世界用相同的方法测量温度，可以得到相同的温度值）。国际计量委员会1990年开始贯彻实施国际温标ITS-90。我国自1994年1月1日起全面实施ITS-90国际温标。二、温传感器及热电阻的绍温度传感器的种类很多种传感器都有自己的特点和各自的测温范围及适用场所。我们在组建温度测量、控制系统时，可以根据测量范围、被测对象、测量精度及结构、功能、价格等方面，选择相应的温度传感器进行温度检测。2

温度传感器的核心是温度敏感元件能将温度这一物理量转换成电信号。应用最广泛的温度敏感元件就是热敏电阻，它具有体积小、价格低、使用方便等优点。热敏电阻是利用某种半导体材料的电阻率随温度变化而变化的性质制成的。它的电阻值随温度的变化而剧烈的变化，可以提供较大的灵敏度。3

第周第2课

次第4课时模二一度测正度数敏阻班17授日

应实人节

/5/6节实地使设实目、掌握正温度系数注事、注意万用表欧姆教效果学成评办作总系任签

教处签

实操过程

【程入热敏电阻是最常用的一种温度传感器元件家用电器中使用得最多今天我们共同来学习。【授课一、实仪器加热器、直流稳压电源（2~20V）、PTC万用表（自备）、水银温度计一、实原理热敏电阻用半导体材料作为感温原件，热敏电阻的有点是：灵敏度高、体积小、响应快、功耗低、价格低廉，但缺点是：电阻值随温度呈非线性变化、元件的稳定性及互换性差。正温度系数的热敏电阻PTC常是由BaTiOSrTiO为主的成分中加33入少量YO和MnO构成的烧结体，其电阻值随温度增加而增加。开关型的2323PTC在居里点附近阻值发生突变，有斜率最大的曲段，即电阻值突然迅速升高。PTC适用的温度范围为-50~150℃，主要用于过热保护及作温度开关。PTC电阻与温度的关系可近似表示为：R=RexpB（T-T）TToo式中，R——绝对温度为T时热敏电阻的阻值；TR——绝对温度为T时热敏电阻的阻值；ToB——正温度系数热敏电阻的热敏指数。二、实内容与步骤1．万用表选择“欧姆档“200”档接两端，检测电阻值的变化。2打“直流电源开关“2~20V直稳压电源为5V“2~20V直流稳压电源”输出介入“加热器”电源输入端，加热源温度慢慢上升。3.将水银温度计放置加热器表面热器已经固定在平行梁的下悬臂梁背面）。4.用水银温度计测量加热源表面温度。观察PTC电阻值随温度的变化情况。5

第周第3课

次第6课时模二一度测负度数敏阻结班17授日

应实人节

/节实地使设实目

解结的温度特性。注事、注意万用表欧姆教效果学成评办作总系任签

对PN教处签

实操过程

【程入负温度系数热敏电阻与正温度系数热敏电阻特性正好相反随着温度的升高而阻值降低，今天我们来共同学习负温度系数热敏电阻。【授课一、实仪器加热器、直流稳压电源（2~20V）、PTC万用表（自备）、水银温度计一、实原理负温度系数热敏电阻常是一种氧化物的符合烧结体，其电阻随温度升高而降低，具有负的温度系数，特别适合100~300℃之间的温度测量。通常将为热敏电阻。负温度系数热敏电阻的电阻-温度特性，克表示为：R=RexpB（1/T-1/T）TToo式中，R——绝对温度为T时热敏电阻的阻值；TR——绝对温度为T时热敏电阻的阻值；ToB——负温度系数热敏电阻的热敏指数。PN温度传感器采用半导体硅材料，当温度发生变化时，的导通率也会随之发生变化，根据此种特性可将结用于制作温度传感器。二、实内容与步骤实验一1．万用表选择“欧姆档”“2K”档接于NTC端，检测NTC电阻值的变化。2打“直流电源开关“2~20V直稳压电源为5V“2~20V直流稳压电源”输出介入“加热器”电源输入端，加热源温度慢慢上升。3.将水银温度计放置加热器表面热器已经固定在平行梁的下悬臂梁背面）。4.用水银温度计测量加热源表面温度。观察电阻值随温度的变化情况。实验二1.万用表（选择“二极管”档）的红黑表笔对应接到结的“+”“-”7

两端，检测PN结电阻值的变化。2.打“直流电源开关调“2~20V直流稳压电源为5V“2~20V直流稳压电源”输出接入“加热器”电源输入端，加热源温度慢慢上升。3.将水银温度计放置加热器表面加热器已经固定在平行梁的下悬臂梁背面）。4.用水银温度计测量加热源表面温度结电阻值随温度的变化情况。8

第周第4课

次第910课模二一度测金热阻班17授日

应实人节

/5/6节实地使设、了解金属热电实目

注事、注意热电阻一般教效果学成评办作总系任签

性能教处签

【程入金属热电阻和热敏电阻类似也是温度变化引起阻值变化是灵敏度较低，但是测量精度较高，今天我们共同来学习金属热电阻。【授课一、实仪器加热器、直流稳压电源（2~20V）、PTC万用表（自备）、水银温度计一、实原理金属热电阻的阻值随温度的增加而增加，且与温度变化成一定的函数，通过检测

金属热电阻阻值的变化量即可测出相应温度用的金属热电实操过程

阻主要有：铂电阻和铜电阻。铂电阻用铂丝绕在云母片制成的片形支架上，绕组的两面用云母片夹住绝缘，外形有片状、圆柱状。铜电阻由铜漆包线绕在圆形骨架上。为了使热电阻能得到较长的使用寿命一般铜电阻外加有金属保护套管属热电阻可直接加绝缘套管贴在被测物体表面进行温度测量以外加金属防护套插入各种介质环境进行温度测量。铂易于提纯，物理化学性质稳定，电阻率较大，能耐较高的温度，是制造标准热电阻和工业用热电阻的最好材料。但铂是贵重金属，价格较高。按照ITS-1990标准，国内统一设计的最常用的工业用铂电阻为Pt100和Pt1000，即在0℃时铂电阻阻值R0值为Ω和1000Ω。铂电阻的电阻值与温度之间的关系：(1)可以查热电阻分度表：Pt100或Pt1000。热电阻分度表即是电阻值与温度的对应关系表，在购买时厂家会随产品附有该产品的分度表。(2)可用公式进行计算：在-200℃～0℃的范围内在0℃～850℃的范围内式中，Rt为温度为t℃时的电阻值；R0为温度为0℃时的电阻值；A、B、C为常数。(3)在精度要求不高的场合，可以忽略式中的高次项，近似认Rt与t成正比例关系，即可以近似记作：每度变化。1