《物理（医药卫生类）》教案 高职 9.3温度传感器

第9章电子元件与用电器教案名称：9.3温度传感器及应用教学目标：1.了解传感器的组成、类别、应用场景和发展趋势。2.了解温度传感器中常用热敏元件，以及它们在使用中是如何补偿、校准降低测量误差。3.能够综合考虑测量精度、响应速度、元器件成本等多种因素，根据工作需要选择合适的温度传感器。。教学重点：掌握不同类型温度传感器的特点和应用场合。教学难点：金属热电阻测温原理及具体计算。教学方法：讲授法、讨论法教学准备：多媒体材料：PPT课件。教学过程：一、导入新课：在车站、商场等人流密集的场合，有时候会有对人流进行体温采样检测的装置，只要从前面经过，就能迅速检测出人的体温，它实则上是应用了非接触式的温度传感器实现由温度到电参量转换的一种装置。本节我们通过学习，了解温度传感器的工作原理及相关应用。二、新课讲解：（一）温度传感器的分类及功能温度传感器是一种将温度变化转换为可测量信号（通常是电信号）的装置。不同温度传感器的工作原理及特点：1.热电偶：原理：基于两种不同金属接触点在温差下产生电动势的特性。特点：测温精度高、测温范围广(-250~1800℃)、结构简单、使用方便、便于远距离和多点温度测量。2.金属热电阻温度传感器：原理：利用金属的电阻随温度变化的特性，通常使用铂、镍或铜。特点：测量精度高、性能稳定，主要用于-200~500℃的温度测量。3.半导体热敏电阻：原理：利用半导体材料的电阻随温度变化的特性。分为NTC（负温度系数）、PTC（正温度系数）和CTR（临界温度系数热）敏电阻三种类型。特点：制造简单、易于维护、温度系数大、灵敏度高、体积小、工作温度范围宽。4.温敏二极管温度传感器：原理：利用半导体材料（如硅）的物理特性随温度变化的性质。特点：结构简单、价格便宜，工作电流小、互换性差。5.红外传感器（IRSensor）：原理：检测物体发射的红外辐射，与物体温度相关。特点：非接触式、快速温度检测，可读取移动物体的温度，无磨损、寿命长，使用方便。（二）温度传感器的应用1.家用电器：主要使用半导体热敏电阻实现对洗衣机、冰箱、空调等设备中的温度控制。2.汽车：主要使用半导体热敏电阻实现发动机温度监测、车内环境控制。3.医疗设备：主要使用半导体热敏电阻、红外传感器，用于体温计、血液分析仪、手术室的温度控制。4.工业控制：主要使用热电偶、金属热电阻温度传感器、红外传感器等，用于化工、食品加工、金属冶炼等生产过程中的温度监控9。5.环境监测：主要使用温敏二极管温度传感器，用于气象站、温室、农业中的温度监测。6.电子设备：主要使用温敏二极管温度传感器，用于电脑、手机等设备的热管理，防止过热损坏。7.科学研究：主要使用金属热电阻温度传感器、热电偶温度传感器，用于控制实验室中的培养箱、冷冻箱等设备的温度。温度传感器的选择取决于所需的精度、温度范围、响应时间、环境条件以及成本等因素。正确选择和使用温度传感器对于确保设备正常运行和系统安全至关重要。（三）应用拓展：金属热电阻阻值与温度的对应关系常用的金属热电阻材料有铂和铜，铂的成本相对较高一些。通常用Rt和R0表示金属热电阻在0℃和t℃的阻值。比如Pt100表示0℃时阻值为100Ω的铂金属热电阻，Cu100表示0℃时阻值为100Ω的铜金属热电阻。金属热电阻在t℃时的阻值，是金属热电阻的电阻温度系数，这样根据R0和可以求出金属热电阻在t℃的阻值Rt，反过来，知道金属热电阻的阻值Rt、R0和在又可以对应出金属热电阻对应的温度通常金属热电阻与一定值电阻组成串联分压电路，根据分压值求得金属热电阻的阻值，再进一步得出对应的温度值t℃。需要注意，为防止金属热电阻本身发热影响测量精度，必须严格限制通过金属热电阻的电流。三、课堂小结：知识梳理：温度传感器依据热敏材料或组件与温度有关的物理特性将温度变化转变为电信号的变化。选择温度传感器，要注意选择对应场合的类型，确定测量的温度范围，并根据需求考虑其精度、线性度、响应时间和抗干扰能力等因素。重点强调：用温度传感器测量温度时，要根据具体情况，采取补偿、校准或提高采样频率等措施降低测量误差。比如金属热电阻温度传感器测量电路要考虑消除引线电阻的