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1、第2章溫度檢測(cè)溫度是表征物體或系統(tǒng)的冷熱程度的物理量。溫度單位是國(guó)際單位制中七個(gè)基本單位之一。本章在簡(jiǎn)單介紹溫標(biāo)及測(cè)溫方法的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹膨脹式溫度測(cè)量、電阻式溫度傳感與測(cè)試、熱電偶溫度計(jì)、輻射式溫度計(jì)、光導(dǎo)纖維溫度計(jì)、集成溫度傳感技術(shù)等測(cè)溫原理及方法。2.1溫標(biāo)及測(cè)溫方法2.1.1溫標(biāo)經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo):1.攝氏溫標(biāo);2.華氏溫標(biāo);3.列氏溫標(biāo)。攝氏、華氏、列氏溫度之間的換算關(guān)系為C=(5/9)*(F-32)=(5/4)R熱力學(xué)溫標(biāo):1848年威廉.湯姆首先提出以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)建立起來(lái)的溫度僅與熱量有關(guān)而與物質(zhì)無(wú)關(guān)的熱力學(xué)溫標(biāo)。因是開(kāi)爾文

2、總結(jié)出來(lái)的故又稱為開(kāi)爾文溫標(biāo)，用符號(hào)K表示。國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)為了解決國(guó)際上溫度標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一及實(shí)用問(wèn)題，國(guó)際上協(xié)商決定，建立一種既能體現(xiàn)熱力學(xué)溫度（即能保證一定的準(zhǔn)確度），又使用方便、容易實(shí)現(xiàn)的溫標(biāo)，這就是國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)，又稱國(guó)際溫標(biāo)。2.1溫標(biāo)及測(cè)溫方法2.1.2溫度檢測(cè)的主要方法及分類溫度檢測(cè)方法一般可以分為兩大類，即接觸測(cè)量法和非接觸測(cè)量法。常用的測(cè)溫方法、類型及特點(diǎn)如表2.1.1所示。2.2電阻式溫度傳感器熱電阻溫度傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的變化而變化的原理制成的，實(shí)現(xiàn)了將溫度的變化轉(zhuǎn)化為元件電阻的變化。有金屬（鉑、銅和鎳）熱

3、電阻及半導(dǎo)體熱電阻（稱為熱敏電阻）。2.2.1金屬熱電阻傳感器1、熱電阻類型:金屬熱電阻主要有鉑電阻、銅電阻和鎳電阻等,其中鉑電阻和銅電阻最為常見(jiàn)。(1)鉑熱電阻：在-200～0℃的范圍內(nèi)在0～850℃的范圍內(nèi)(2)銅熱電阻：可表示為2.2電阻式溫度傳感器2、熱電阻的結(jié)構(gòu):熱電阻主要由電阻體、絕緣套管和接線盒等組成。電阻體由電阻絲、引出線、骨架等組成。2.2電阻式溫度傳感器3、熱電阻傳感器的測(cè)量電路(1)三線制(2)四線制2.2.2半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器熱敏電阻是利用半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質(zhì)制成的。1、特性：溫度特性和伏安特

4、性NTC型、PTC型、CTR型三類熱敏電阻的特性曲線如圖2.2電阻式溫度傳感器2.2電阻式溫度傳感器2、熱敏電阻的主要參數(shù)標(biāo)稱電阻值RH：是指環(huán)境溫度為25℃±0.2℃時(shí)測(cè)得的電阻值，又稱冷電阻，單位為Ω。耗散系數(shù)H：是指熱敏電阻的溫度變化與周圍介質(zhì)的溫度相差1℃時(shí)，熱敏電阻所耗散的功率，單位為W℃-1。電阻溫度系數(shù)α：熱敏電阻的溫度變化1℃時(shí)，阻值的變化率。通常指溫標(biāo)為20℃時(shí)的溫度系數(shù)，單位為（%）℃-1。2.2電阻式溫度傳感器熱容量C：熱敏電阻的溫度變化1℃時(shí)，所需吸收或釋放的能量，單位為J℃-1。時(shí)間常數(shù)τ：是指溫度為T0的熱敏電

5、阻，在忽略其通過(guò)電流所產(chǎn)生熱量的作用下，突然置于溫度為T的介質(zhì)中，熱敏電阻的溫度增量達(dá)到ΔT=0.63（T-T0）時(shí)所需時(shí)間，它與電容C和耗散系數(shù)H之間的關(guān)系如下：2.2電阻式溫度傳感器3、熱敏電阻的特點(diǎn):靈敏度高,體積小、熱貫性小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，化學(xué)穩(wěn)定性好，機(jī)械性能強(qiáng)，價(jià)格低廉，壽命長(zhǎng)，熱敏電阻的缺點(diǎn)是復(fù)現(xiàn)性和互換性差，非線性嚴(yán)重，測(cè)溫范圍較窄，目前只能達(dá)到-50～300℃。4、熱敏電阻的應(yīng)用:（1）溫度測(cè)量（2）溫度補(bǔ)償2.2電阻式溫度傳感器2.2電阻式溫度傳感器（3）溫度控制：用熱敏電阻與一個(gè)電阻相串聯(lián)，并加上恒定的電壓，當(dāng)周圍介質(zhì)溫

6、度升到某一數(shù)值時(shí)，電路中的電流可以由十分之幾毫安突變?yōu)閹资涟?。因此可以用繼電器的繞阻代替不隨溫度變化的電阻。當(dāng)溫度升高到一定值時(shí)，繼電器動(dòng)作，繼電器的動(dòng)作反應(yīng)溫度的大小，所以熱敏電阻可用作溫度控制。（4）過(guò)熱保護(hù)2.3薄膜熱傳感器薄膜熱傳感器是隨著人們對(duì)溫度信息獲取的手段要求越來(lái)越高，對(duì)溫度傳感器的超小型化的要求越來(lái)越迫切而產(chǎn)生的。由于薄膜熱電阻的性能優(yōu)良，可以替代傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型熱傳感器，適用于物體表面、快速和小間隙場(chǎng)所的溫度測(cè)量，因而被廣泛地應(yīng)用于冶金、化工、能源、交通、機(jī)電、儀器儀表和科學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。2.3.1金屬薄膜熱電阻1、薄膜熱

7、傳感器的結(jié)構(gòu)基片敏感膜引線WL2.3薄膜熱傳感器2、薄膜熱電阻的測(cè)溫機(jī)理鉑熱電阻在－200～0℃范圍內(nèi)的電阻與溫度的關(guān)系近似地表示，即2.3薄膜熱傳感器2.3.2多晶硅薄膜熱電阻1、結(jié)構(gòu)2、測(cè)溫機(jī)理2.4熱電偶傳感器2.4.1熱電偶測(cè)溫原理1、熱電偶的特點(diǎn)測(cè)量范圍寬、性能穩(wěn)定、準(zhǔn)確可靠、信號(hào)可以遠(yuǎn)傳和記錄。2、熱電偶的分類（1）熱電偶材料分：貴金屬、廉價(jià)金屬、難熔金屬和非金屬。（2）按用途和結(jié)構(gòu)分：普通工業(yè)用（直形、角形和錐形）和專用（鋼水消耗、多點(diǎn)式和表面測(cè)溫）。2.4熱電偶傳感器3、熱電偶的測(cè)溫原理:熱電偶測(cè)溫是基于熱電效應(yīng)，在兩種不

8、同的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A和B組成的閉合回路中，如果它們兩個(gè)接點(diǎn)的溫度不同，則回路中產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，通常我們稱這種現(xiàn)象為熱電勢(shì)，這種現(xiàn)象就是熱電效應(yīng)。接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)。2.4熱電偶傳感器當(dāng)熱電偶