温度检测传感器教学课件

项目二温度检测传感器项目目标（1）了解常用温度传感器的基本工作原理（2）能够利用热电偶、热电阻、热敏电阻测量温度任务一热电偶测量温度任务引入人们的日常生活及工业生产当中经常要对温度提出要求，例如热水器、高温电炉等。目前检测温度最主要的元器件之一是热电偶。其结构简单，测量范围宽、准确度高、热惯性小；输出信号为电信号，便于远传或信号转换；能用来测量流体的温度、测量固体以及固体壁面的温度；微型热电偶还可用于快速及动态温度的测量。在本任务中我们使用不同的热电偶检测物体的温度。任务描述（1）了解热电偶测量温度的基本原理（2）掌握普通热电偶的安装和使用的方法（3）能够正确的选用温度补偿导线（4）可以正确地安装和使用薄膜热电偶测量温度任务目标相关知识1.热电偶的工作原理两种不同的导体或半导体A和B组合成的闭合回路，若导体A和B的连接处温度不同（设T＞T0），则此闭合回路中将有电流产生，即回路中有电动势存在，这种现象叫做热电效应。热电偶的热电势，等于两端温度分别为T和零度以及T0和零度的热电势之差。2.热电偶的结构和分类普通装配型热电偶微型快速热电偶

快速薄膜式热电偶铠装型热电偶

隔爆型热电偶三种常见的热电偶结构示意图工业热电偶结构示意图快速反应薄膜热电偶结构快速消耗微型热电偶结构

国际电工委员会（IEC）推荐了8种类型为标准化热电偶，即为T型、E型、J型、K型、N型、B型、R型和S型。标准化热电偶的特点及适用范围名称分度号适用范围测温范围／℃铜－康铜T低温-200～+350镍铬－康铜E中温-200～+800铁－康铜J-200～+750镍铬－镍硅K高温-200～+1200铂铑30－铂铑6B超高温+500～+1700铂铑13－铂R0～+1600铂铑10－铂S0～+1600型号13.热电偶的使用方法1）热电偶选型流程分度号2防爆等级3保护管材质6精度等级4安装固定形式5长度或插入深度7热电偶的型号表示方法分度号选型的经验：（1）使用温度在1300~1800℃，要求精度又比较高时，一般选用B型热电偶。（2）高于1800℃一般选用钨铼热电偶。（3）使用温度在1000~1300℃，要求精度又比较高可用S型热电偶和N型热电偶。（4）在1000℃以下一般用K型热电偶和N型热电偶。（5）低于400℃一般用E型热电偶。（6）250℃以下及负温度测量一般用T型电偶，在低温时T型热电偶稳定而且精度高。2）热电偶常用测温电路2）热电偶常用测温电路3）热电偶的安装工艺热电偶接入测量电路的两种方式现场安装热电偶的原则①为确保测量的准确性，应根据工作压力、温度、介质等方面因素，选择合理的热电偶结构和安装方式。②选择测温点要具有代表性，即热电偶的工作端不应放置在被测介质的死角，应处于管道流速最大处。③要合理确定插入深度。一般管道安装取150～200mm，设备上安装取小于等于400mm，管道安装通常使工作端处于管道中心线1/3管道直径区域内。热电偶插入方式(a)直插(b)斜插(c)肘管安装1－垫片；2－45°角连接头；3－直形连接头热电偶在扩大管上的安装1－垫片；2－45°角连接头；3－扩大管4）热电偶的冷端温度补偿补偿导线法冷端恒温法机械调零法热电偶测量补偿导线连接

用补偿导线将热电偶的冷端引到远离现场的温度相对稳定的控制室的仪表上，起到延长冷端的作用，但其本身不能消除冷端温度变化对被测温度的影响。此方法适用于工业测量现场。冰浴法

将热电偶的冷端置于装有冰水混合物的恒温容器中，使冷端的温度保持在0℃不变。此法也称冰浴法，它消除了T0不等于0℃而引入的误差。由于冰融化较快，所以一般只适用于实验室中。机械零位调整法

当热电偶与动圈式仪表配套使用时，若热电偶的冷端温度比较恒定，对测量准确度要求不高时，可在仪表未工作前将仪表机械零位调至冷端温度处。此方法适用于工业测量现场。5）热电偶的配套仪表1）带冷端温度自动补偿；2）单片机智能化设计，仪表零点、量程等全部参数可按键设定；3）具有软件校验功能，可通过按键对仪表进行校准；4）具有超量程指示、断线指示等故障自诊断功能；5）采用开关电源，电压适应范围宽，仪表体积小、重量轻。6）220VAC或24VDC供电电源。XMZ系列智能数字显示仪表智能温控仪表由单片机控制，可输入各种热电偶、热电阻或线性信号。任务实施薄膜式热电偶测量CPU的散热片［活动1］热电偶测量水箱中水温［活动2］［活动1］薄膜式热电偶测量CPU的散热片①将薄膜式热电偶的引出线按照温度显示仪表后接线端的说明连接到仪表上。引出线颜色标记：红色负极、白色正极。②将薄膜式热电偶紧贴在散热片平面部分的中间位置用粘结剂粘贴牢固。③用吹风机对金属散热片吹热风,并观察仪表显示的温度读数，做好记录。［活动2］热电偶测量水箱中水温①将WRK型热电偶和补偿导线的接线端剥削处理，并按照正负极性要求连接。②打开电源调整温度显示仪表，校队零点，调整参数设置。③在一个水箱内放入冰水混合液体，将热电偶测温端放入水箱内，观察显示仪表的数值。④在另一个水箱中倒入4/5水量的热开水，将热电偶测温端放入水箱内，观察显示仪表的数值。⑤将SWP-TC型热电偶按图接线。接线时可以不用温度补偿导线，但是在工业现场，如果距离仪表较远的情况下，应该使用屏蔽线连接温度仪表。⑥将热电偶的测温端放入冰水混合液的水箱内，观察显示仪表的数值。⑦将热电偶测温端放入热水箱内观察显示仪表的读数。任务二热敏电阻测温度任务引入现在室内外的许多场合都可以看到有环境温度的显示屏，许多家电产品如热水器、电冰箱等也都有温度控制器。这些全都是利用热敏电阻的动态测温来实现的。在本任务中我们使用万用表来检测热敏电阻的特性。任务描述（1）了解热敏电阻温度计的测温原理（2）能够搭建测温电路（3）可以正确测量出温度值任务目标相关知识1.热敏电阻的种类

利用半导体材料的电阻率随温度变化而改变的性质制成的。在温度传感器中领域中热敏电阻发展最为迅速，由于性能上不断的改进，稳定性已大为提高，在许多场合下（-40~+350℃）热敏电阻已经逐渐取代了传统的温度传感器。MF12型NTC热敏电阻大功率PTC热敏电阻贴片式NTC热敏电阻带安装孔的热敏电阻热敏电阻的阻值与温度之间的关系1）正温度系数热敏电阻（PTC）：电阻值随温度升高而增大，简称PTC热敏电阻。2）负温度系数热敏电阻（NTC）：电阻值随温度升高而下降，简称NTC热敏电阻。3）突变型负温度系数热敏电阻器（CTR）：电阻值在某特定温度范围内随温度升高而降低3～4个数量级，即具有很大负温度系数。1-NTC；2-CTR；3、4-PTC热敏电阻的电阻-温度特性曲线2.热敏电阻的使用方法应用举例热敏电阻体温表热敏电阻用于电热水器的温度控制电机保护变压器保护晶体管保护热敏电阻的应用任务实施利用万用表判别热敏电阻的好坏［活动1］测试时应注意以下几点：①热敏电阻在常温下的电阻值（Rt）是生产厂家在环境温度为25℃时所测得的，所以用万用表测量Rt时，亦应在环境温度接近25℃时进行，以保证测试的可信度。②测量功率不得超过规定值，以免电流热效应引起测量误差。③注意正确操作。测试时，不要用手捏住热敏电阻体，以防止人体温度对测试产生影响。④注意不要使热源与PTC热敏电阻靠得过近或直接接触热敏电阻，以防止将其烫坏。任务三热电阻测量温度任务引入

车间里，电动机运转时传动机构有异物进入被卡住了，此时电动机会因为堵转而产生过热现象，导致电动机的损坏。为了知道电动机的温度是否正常，提早发现异常，排除故障，需要用端面热电阻对电动机的轴进行温度监测。当温度在200℃左右时，人们一般用热电阻来测量温度。在本任务中我们使用热电阻测量物体的温度。任务描述（1）掌握热电阻测温的原理（2）能够正确安装和使用普通热电阻和端面热电阻任务目标相关知识1.常用热电阻的种类及结构

热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的。热电阻传感器分为金属热电阻和半导体热电阻两大类,一般把金属热电阻称为热电阻,而把半导体热电阻称为热敏电阻。标准铂电阻温度计的精确度高,并作为国际温标的标准仪器。薄膜型铂热电阻小型铂热电阻普通型铂热电阻铜热电阻工业中应用最广的金属热电阻是铂电阻和铜电阻热电阻的结构装配式热电阻铠装式热电阻热电阻与热电偶的对比

热电阻与热电偶的选择最大的区别就在于温度范围的选择，热电阻是测量低温的温度传感器，而热电偶是测量中高温的温度传感器。

在选择时如果测量温度在200℃左右就应该选择热电阻测量，如果测量温度在600℃就应该选择K型热电偶，如果测量温度在1200～1600℃就应该选择S型或者B型热电偶。2.热电阻的使用方法1）热电子测温电路及应用2）热电阻的安装要求

对热电阻的安装，应注意有利于测温准确，安全可靠及维修方便，而且不影响设备运行和生产操作。1）为了使热电阻的测量端与被测介质之间有充分的热交换，应合理选择测点位置，尽量避免在阀门，弯头及管道和设备的死角附近装设热电阻。2）带有保护套管的热电阻有传热和散热损失，为了减少测量误差，热电偶和热电阻应该有足够的插入深度：3）安装注意事项1）热电阻应尽量垂直装在水平或垂直管道上，安装时应有保护套管，以方便检修和更换。2）测量管道内温度时，元件长度应在管道中心线上(即保护管插入深度应为管径的一半)。3）温度动圈表安装时，开孔尺寸要合适，安装要美观大方。4）高温区使用耐高温电缆或耐高温补偿线。5）要根据不同的温度选择不同的测量元件。一般测量温度小于400℃时选择热电阻。6）接线要合理美观，表针指示要正确任务实施普通热电阻测量水槽箱内水温［活动1］热电偶测量水箱中水温［活动2］［活动1］薄膜式热电偶测量CPU的散热片1）将热电阻和显示仪用导线按照电路图2-28进行连接。2）打开电源调整温度显示仪表，校队零点，调整参数设置。3）在一个水箱内放入冰水混合液体，将热电阻测温端放