传感器技术讲解课件三

第4章热电式传感器

温度是表征物体冷热程度的物理量。它反映物体内部各分子运动平均动能的大小。温度可以利用物体的某些物理性质（电阻、电势、等）随着温度变化的特征进行测量。测量方法按作用原理分接触式和非接触式。接触式传感器接触温度场，二者进行热交换。（热电偶、热电阻温度传感器）。

测温范围在-250——1800度，适用于远距离多点测量。非接触式测温方法是应用物体的热辐射能量随温度的变化而变化的原理。物体辐射能量的大小与温度有关,当选择合适的接收检测装置时,便可测得被测对象发出的热辐射能量并且转换成可测量和显示的各种信号,实现温度的测量。这类测温方法的温度传感器主要有光电高温传感器、红外辐射温度传感器、光纤高温传感器等。测量范围600—6000度。4.1热电偶传感器一.热电偶的测温原理1.接触电势2.温差电势回打路看总标的衣电货势惯为由窜于魂温崖差压电脉势拆很伞小筛，蒸可产略悔去写。腹因族此魄回恶路蛛的轰电贷势赛为:热电款偶回沿路的猜几点取结论：①如盛果角构齿成边热俊电副偶约的划两策个障热定电显极访为墙材她料央相却同奥的安均漂质岂导桃体歌，颈则纪无皱论袜两柏结重点燥温鞭度知如虏何雕，奥热宜电迹偶捧回末路活内汤的缓总辆热肺电刷势这为没零舌。携必讲须那采榜用搁两泛种误不纠同旺的翅材缝料零作止为液热阅电禽极暮。②如果是热电呀偶两桑结点惠温度谈相等糕，热补电偶酬回路缘瑞内的途总电慕势亦汁为零证。③热电开偶AB的饶热责电比势助与A、B材角料初的挂中糊间罢温秩度览无坛关素，娱只鞠与振结话点趴温皂度矿有无关产。二.热辫电疗偶存基阿本抖定亏律淋1.中牛间诵导延体卧定民律利用丘热电缠偶进竖行测惊温,必须劲在回燥路中嫂引入宵连接挨导线魄和仪挺表,接割入临导交线项和炊仪构表锦后调会赤不猎会都影搭响岛回姑路茄中宣的纵热味电辫势乳呢裹？轻中再间报导松体设定丑律信说智明,在钱热声电确偶忍测岛温遵回馒路项内,接入粒第三津种岂导曲体,只要占其两核端温土度相震同,则对填回路朱的总穗热电祖势没狐有影忙响。接入侧第三繁种导萝体回足路如期图穷所示短。贡由于被温差伞电势轻可忽罚略不轻计,则译回局路秘中廉的砖总补热躺电盖势枕等滑于豪各叼接歉点姥的牙接著触丑电疏势嫌之割和盗。仅即捐博EA忆B俘C(T轨,T0)=触eA律B(程T木)除+剧eB叛C(份T0)+县eCA(T0)（1）应土当T=宫T0时,有EA牛B张C(葬T0)农=挠eA津B(T0)+欲eBC(遇T0)+轮eC姥A(篇T0)驰=0男由此晓得eA抬B(T0)＝－eBC(T0)－eC挥A(肆T0)慕=0代入适（1）式买ＥＡＢ甩Ｃ(T赔,坟T0)=疮eAB(T特)-慕eAB(T0)=eA殖B(T,骗T0)同理,加入图第四料、第圾五种母导体翻后,只要熟加入世的导建体两暑端温风度相竞等,同样含不影裂响回紫路中谈的总绩热电境势。锈2奥.参考切电极我定律当结稀点温隆度为T害,处T0时，狐用导惩体A，B组绝成屯的谨热险电健偶言的版热井电吧动驻势宴等萄于AC热电午偶和CB热茫电邮偶等的缎热样电私动肢势悲的武代泄数扛和挨。参考狂电极滨的实蚁用价馆值在葡于：俗它可胶大大庆简化弄热电斯偶的徐选配轻工作骆。实猾际测漠温中膀，只漫要获礼得有铁关热纹电极违与参折考电子极配借对时练的热调电势被值，缝那么湾任何毫两种踩热电澡极配谨对时鞠的热脆电势勤均可护按公筐式而卖无需垄再逐妖个去练测定线。用桐作们参踢考篮电侦极(标霜准泳电搬极)的善材园料杆，广目扣前块主屠要窗为匀纯蚕铂角丝泥材圆，妨因阻为立铂回的花熔总点色高更，环易长提芹纯云，筋且露在罚高究温血与葡常畏温艇时召的垮物孟理屯、些化愁学绵性酒能尸都较比侦较暗稳顺定班。3鼠.中间践温度举定律在凳热家电父偶封回蛋路把中,两理接侦点慈温炸度蠢为T材,扰T豆0时的领热电递势,等销于秋该鹅热康电偏偶寨在偶接蚊点T,张Ta和Ta和T败0时描的钥热壶电举势却。根据镰这一膀定律晓，只馋要给贤出自好由端0℃时的抄热电脊势和慈温度奸关系革，就字可求丧出冷绘端为摊任意荐温度T0的热洁电偶欢电动唯势。庸它是第制定箭热电鼻偶分迁度表惧的理即论基按础。阅在实祝际热无电偶棍测温见回路卫中,利屯用何热岩电办偶问这龙一榆性治质,可笋对铁参伤考膝端脱温珍度旁不直为0塑℃的热闯电势应进行爬修正趋。三遥、些常翠用竿热螺电缴偶理论右上讲,任何忽两种卖不同秘材料染的导话体都集可以咬组成绞热电沟偶,但为沃了准滩确可损靠地窜测量释温度,对涉组拦成柏热旗电你偶怒的裕材罗料姐必圾须朱经包过嘱严剃格亩的贪选敞择主。宴工伶程殖上窃用愈于陪热竿电连偶厌的递材咬料技应项满贩足锻以坝下改条稼件:热清电拐势尿变峡化巾尽紫量忠大,热玻电艘势蜓与骄温睬度站关市系股尽确量傲接茧近络线榨性她关棋系,物艳理锅、堤化友学灶性为能旬稳贡定,易加削工,复表现胳性默好,便于躬成批翠生产,有良串好的症互换灿性。粮实际晌上并课非所过有材应料都绿能满嫩足上还述要壤求。直目仓前在次国际闪上被命公认泊比较傅好的帝热电赵材料催只有对几种完。国脖际电漠工委陶员会窝（I快E备C）向奥世狠界羽各皮国筒推泄荐8种孙标躬准扫化输热头电岔偶,所谓帝标准子化热材电偶,它已阿列入先工业访标准裙化文代件中,具唐有赚统卡一盲的抛分轻度泡表豆。箭我蛇国树从1李9惨8免8年拿开躬始窄采战用IE愁C标准变生产辉热电重偶。庄表1允1甩-1为份我嘉国猴采代用寇的棕几率种炒热湖电再偶钟的鞠主钟要是性马能像和挨特造点请。1.镍铬-考铜(E型)2.镍铬-镍铝(K型)3梯.铂铑30-铂支铑6（B型政）4.铂铑1岭0-铂(S型）目想前箩工雅业且上恰常辆用健的摘有塌四刊种劈燕标酿准狂化登热法电域偶四、邀热室电偶括的结派构形环式为朵了崭适格应室不主同隐生斯产宜对索象烧的烂测善温贝要条求促和堡条园件,热双电爆偶利的演结伴构再形腿式伸有西普秀通饿型取热缸电愉偶座、疾铠择装胳型靠热蜡电吃偶剖和付薄蹈膜亏热通电白偶舱等懂。兆1.普通损型热引电偶普演通险型君结沉构盾热瞎电暑偶忧工盈业颤上描使减用利最扒多,它涛一缩慧般们由纽奉热刃电刊极宴、竖绝昏缘沿套巴管贡、份保柄护我管凑和菠接男线调盒方组茶成2呀.铠装咸热电谁偶铠装副热电赶偶又粥称套临管热叼电偶竞。它凑是由担热电脏偶丝陆、求绝缘筛材料培和金复属套苗管三粘者经堂拉伸呜加工箱而成辱的坚键实组洲合体,它可沫以做伪得很给细很戏长,使用封中随道需要度能任疲意弯野曲。部铠装睁热电拐偶的喝主要乞优点平是测祝温端检热容余量小,动态相响应榨快,机宫械泪强喜度毅高,挠性算好,可迹安朵装搂在扭结劲构档复感杂帖的踢装肉置给上,因此酷被广栏泛用祖在许雄多工慎业部壶门中酿。3.薄膜串热电重偶薄膜戚热电倒偶是潜由两芳种薄量膜热栽电极戒材料,用真每空蒸水镀、凑化邪学凃前层等丑办法限蒸镀倚到绝态缘基拴板上既面制暗成的畅一种岭特殊校热电靠偶,薄序膜哀热次电禽偶韵的刺热智接消点套可挡以维做算得裹很爆小计（领可伴薄灿到0.呆01复~0伪.1守μm）,具有置热容舱量小,反应波速度知快等捉的特衫点,热相移应时绵间达间到微耕秒级,适猾用浇于雷微怨小难面趟积优上亡的事表认面喘温酒度腔以繁及币快斑速绿变士化店的粥动戴态耕温相度士测链量。五.热电接偶温吩度补掠偿方觉法从热瞎电偶衰测温奇基本诵公式锡可以辆看到,对某正一种凶热电艰偶来绳说热愿电偶撞产生露的热昏电势余只与浴工作堂端温该度t和起自即由吉端吉温朝度t0有关,即:漫EAB(拔t便,隆t0)驱=万eAB(差t被)鼠-挠eA裁B(税t0)垒热筝电丝式偶弦的史分垦度猾表俩是的以t0=渡0沃℃作为刊基准既进行蕉分度头的,而在谎实际杂使用和过程寺中,参考决端温泼度往抖往不肿为0℃炕,那么非工作尾端温县度为t时,分季度俊表违所牢对西应毛的肿热链电死势EA漏B(t交,病0)与热木电偶猫实际纯产生伞的热妙电势EAB(t己,皱t0)之演间言的捏关垫系稍可则根蔽据炉中习间黄温迷度陈定碍律遇得跨到完下饥式EAB(t句,岩0)幻玉=恼EA树B(岗t唯,说t0)+迫EA好B(t0,描0)由鱼此畏可发见,EA狭B(远t毁,觉0朽)是堡参摩考节端粗温营度t0的缝函写数,因此移需要途对热分电偶便参考饺端温筋度进爽行处掀理。1.补偿预导线撤法在何实骡际笑测疼温辅时,需要惊把热吧电偶弦输出门的电暴势信盾号传削输到葱远离族现场耍数十豪米的聪控制狱室里裙的显叛示仪销表或竹控制量仪表,这样润参考延端温拐度t0也饮比隙较坑稳株定著。诞热脖电度偶汪一费般皮做魂得里较跃短袭需眉要笨用昨导裤线瞒将挡热叉电拔偶稿的枪冷市端她延配伸贞出耍来送。苍工锋程堡中何采能用敌一扔种喜补还偿驶导喂线,它通叉常由良两种降不同贪性质籍的廉汪价金寺属导重线制痕成,而盟且巷在0驻~识1盆0户0职℃温度稠范围混内,要求楚补偿征导线话和所球配热宝电偶勺具有谱相同稿的热马电特偶性。嗽2.冷端军温度椒修正盆法可读得剂热增电白偶葛热翁电旅势帜的丙计住算窃公背式怜：E沫(僻t出,陆0崇)凭=龄E御(孝t办,熄t0)拆+从E灾(榨t0,0横)E(蜜t,惩0)－表羡示冷纤端为纲零度着，热父端为t时的弃热电溪势E(赛t,凤t0)－轿表胞示统冷僚端抬为t0，加热耽端消为t时的采热电躺势,实测素值E喜(豪t0,0麻)－骑表鹿示粪冷要端吨为挠零巡寿度案，驾热麦端尽为t0时侵的恭热胜电掠势采用微补偿乎导线猜可使苗热电糠偶的慢参考雪端延得伸到兼温度窃比较潜稳定鹅的地陡方,但只点要参霸考端贸温度病不等销于0疑℃餐,需要遭对热例电偶炮回路镰的电窜势值满加以协修正,修选正博值犯为EA珍B(春t0骑,0述)。竹经胞修奸正佩后伶的厌实件际自热鼻电迫势,可由愈分度迷表中莲查出绣被测丈实际碑温度董值3.电桥察补偿管法补偿辛电桥练法是喝利用挖不平杀衡电俗桥产捧生的燥不平贩衡电偷压作杀为补歪偿信固号,来属自乏动期补线偿程热锤电精偶凶测拖量将过灰程巨中关因摧参茂考辨端待温斗度借不五为0℃或变朗化而忘引起听热电床势的市变化借值。不蛾平宅衡隐电眼桥覆由默三备个谋电孕阻锣温捡度僚系推数板较谢小呀的迹锰慈铜屠丝畅绕即制蹈的添电蜓阻R1、R2、R3、电珍阻辉温剖度援系顺数扇较督大范的驾铜慢丝症绕逃制蔑的甩电名阻R父C踏U和解稳花压绝电逃源驴组崭成叠。补偿煤电桥晋法补惭偿广原扒理仙：辆将点带门有滴铜昼热麻电果阻举的庙补浮偿寺电牧桥酬与烤被牢补踩偿鞭的请热蜘电关偶狡串榴联劈燕，厅铜厘与病热辱电诉偶付的载冷春端成置参于括同母一聪温蜡度补场非。疏室揉温宾时桌，细电袄桥须输德出穿为穴零侦，嚷当失冷丘端锦温耽度椒变修化螺时思，嘉铜吓电孔阻荡阻猾值坊变懒化熔造承成浊电雨桥冈不救平表衡且输沿出嫂。顶此室不骂平踏衡陵输氏出设电犁压埋对到热风电神偶榆输茎出故变端化筋有挂抵匙消敏作坛用插。4.冰趣浴嗽法六痛．建热栗电抛偶限测尺温俗线增路热税电刘偶讨测黎温淹时,它踩可袭以伸直阿接汪与忧显舟示枯仪律表新（负如句电姿子环电姻位宜差离计辽、堡数钳字窜表锣等傲）秀配菜套险使最用,也可亦与温飘度变喝送器励配套,转偶换奥成亦标飞准侄电裂流凝信坛号,下虫图恋为矿典萍型括的形热妻电再偶庸测赖温辅线价路晋。么如浑用映一藏台晒显港示巴仪俯表振显完示华多昨点恳温校度述时,可按捞下图勉连泰接,这糟样桥可编节戚约铜显读示秒仪地表经和嗓补点偿尼导隆线桨。宴特殊滚情况飞下,热霸电么偶千可兄以签串搞联笔或督并隐联扫使塑用,但软只晓能灵是上同霉一凡分供度讨号泰的瓦热但电抽偶,且参匆考端辩应在奖同一族温度袋下。结如热死电偶步正向尘串联,可获谎得较叉大的抄热电以势输厚出和殿提高中灵敏脑度。川在测退量两齿点温从差时,可采炭用热扫电偶刮反向康串联宰。利凤用热越电偶浊并联篮可以束测量高平均誓温度播。（1）、取单点碌温度辉测量（2）写、董测抓量砖两榴点像的亏温衔度并差用两秃只相袄同型案号的谜热电达偶，挥配用铺相同考的补讲偿导仪线，隙反向灶串联描。产印生热因电势铸为ET=EAB（T1，T0）—虹EAB（T2，T0）显示仪表CBADBAT2T1T0T0C（3）、乐测量遍平均稻温度用几浇只型锡号特副性相钩同的击热电础偶并谷联在赚一起约。仪表R1E1R2R3E2E3T2T1T3T0ET例充用镍泼铬一熔镍硅爹热电污偶测等炉温乏时，皆其冷玻端温蛮度to＝30霸℃，在哈直述流屿电陵位蛮差华计软上凶测石得运的母电嗽动冈势EA稿B(t暂,3帜0)讽=3哀8．5惕0并0酿m络V，求活炉焦温喜为插多性少?镍需铬订一烦镍康硅午热乎电丈偶脏分劲度塌表定（陪自伞由辩端博温乖度收为0晃℃）解复：①查镍辜铬一厌镍硅治热电面偶K分爪度择表互得箱：②根纯据兼中增间励温焰度堂定调律宾得露：③查镍狐铬一丽镍硅井热电贫偶K分旅度粉表罢得必：℃4.卧2热电判阻传佣感器一抛、穗概疮述热横电在阻炮传烘感乓器贡是窗利沟用岭导屯体镇或雄半假导挡体晌的壤电扰阻号值贴随汁温德度惑变刷化其而浸变串化盘的朽原成理馆进销行傍测蓝温偶的盏。1.优点宜：①测消量分精片度早高悟；②有较胃大的威测量锻范围艇；－20悉0～60炮0℃③易于颗使用哭在自教动测肤量和粉远距哑离测餐量中2饭.分链类热毅电卸阻俩传册感晋器碗分抹为周金虽属愁热携电蚁阻网和基半章导烛体泽热沃电构阻急两曲大粘类,一般气把金芳属热茄电阻咸称为钟热电呀阻,而把踏半导仆体热叹电阻沸称为绒热敏摘电阻无。3规.常用页热电淡阻用于巷制造巴热电顺阻的倒材料圆应具弱有尽导可能突大和竿稳定择的电染阻温狭度系院数和唐电阻揭率,何R-钩t关系尖最好腔成线敏性,物理晒化学捏性能箩稳定,复现俩性好泽等。溜目前仙最常挡用的刷热电乡丰阻有躺铂热垦电阻将和铜普热电茧阻。4变.热院电僵阻呼的驰结宾构控构测温算范围帐：-2咳00融℃~辫85贷0℃电层阻攻与练温笛度般的崇关保系昌：在-2绑00践℃绵~奴0州℃范陵围在0～85跟0℃范围式押中炊，R福t—温梁度誓为t时的剥阻值R吉0谜—温归度童为0度牺时绒的阻阻手值A－常村数除，B－厕常肌数抽，C－常掏数，二、锄铂电她阻P懂t热电慢阻在竭温度t时把的另电终阻厕值迈与R0有关景。目唤前我拨国规植定工需业用山铂热扇电阻廉有R0=5蚂0Ω和R0=1吉00觉Ω两种,它捏们逗的族分锯度艇号散分稍别俘为Pt1激0和Pt阁1荣0逢0,其涂中暑以Pt1覆00为常陡用。种铂热秒电阻膜不同附分度斗号亦帖有相霞应分宰度表,即Rt冠-t的关喘系表,这示样速在榨实倾际让测新量左中,只璃要幻玉测包得哥热任电尽阻招的坐阻吧值Rt,便可跳从分坑度表威上查集出对升应的俩温度圈值。参饼看琴表4.载3-激4.石4(拥P1怠35驱)由于衰铂是猜贵重乘金属,因此,在瓦一较些破测概量找精雨度听要侵求腐不告高研且孔温乘度告较幅低膨的鹊场菊合,可采忌用铜宣热电预阻进旷行测叶温,它的医测量牺范围材为剑－50～15送0℃。亮铜热鞠电阻警在测哲量范严围内蝴其电慢阻值漂与温右度的灿关系禽几乎筹是线倚性的,可近到似地嘱表示稿为:波Rt=R0（1+筹αt）式乒中方：α为遍铜哥热杏电翼阻趁的鱼电鸭阻苏温拒度辩系虏数,取α=似4.弟28陵×1乎0-钻3/鞠℃。认铜喘热慰电浮组既的从两旗种省分遭度拜号哨为液：Cu5英0(攻R0=5吃0Ω炸)和Cu1梦0想0（R1贝00吓=1司00葱Ω）它。三睬、舰铜秘热反电顾阻铜著热晌电者阻恶线才性锅好,价学格吐便紫宜,但它积易氧丽化,不田适赠宜碑在倚腐兴蚀亦性硬介棒质垫或逐高范温殖下尼工恩作割。四、侨热电匙阻传务感器效应用内猴部楚引羡线早方忌式彩有群两焰线创制楚、裤三币线樱制裕和闯四丢线分制师三炭种四。太二价线煌制蠢中鱼引倾线僻电存阻鼠对安测亮量悲影娘响致大,用愈于迹测意温兆精耕度酒不糠高阳场致合择。立三矮线驾制伞可痰以兔减折小诞热蒸电币阻傲与巴测食量制仪须表敬之叼间蜓连告接黄导标线亩的逆电克阻慢因励环逼境顿温拒度启变燥化网所栋引什起每的泳测帜量避误待差验。四线谈制可肝以完厦全消氏除引钉线电村阻对袄测量居的影匪响,用绢于反高秃精欧度胡温俭度猎检患测厌。采工孔业跪用捧铂温电图阻幻玉测兵温墙采慨用父三岛线逆制芒或迎四高线治制猎。A、三慰线岔制仪测寇温莫消括除变导悟线抗产烫生搜误明差歪原刘理相临盲两桥或臂增恨加同拔一阻肤值的屋电阻丛，对巷电桥普的平扫衡无生影响炸。B、四线愧制测咳温运放采遭用挣斩貌波类放贺大务器I备C港L吴7歇6蜘5队0差动子放大节器。恒流讽源供收电。4.兆3半导牵体热耍敏电慕阻传史感器一、锹热敏天电阻捷的特示点①电阻肾温度分系数笼大，债灵敏饼度高②结构响简单③电阻卸